Achtergrondrapport Rivierkunde

Transcriptie

1 Achtergrondrapport Rivierkunde Dijkverbetering Schoonhovenseveer - Langerak 29 augustus Versie 3.0

2 Autorisatieblad Achtergrondrapport Rivierkunde Dijkverbetering Schoonhovenseveer - Langerak Opgesteld door Naam Paraaf Datum Ir. D.G. Meijer Ir. V. Moerland Controle door Drs. E. Fakkel Vrijgave door Ir. J. Stroo Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM002158

3 Samenvatting Dit achtergrondrapport Rivierkunde gaat in op de verwachte hydraulische en morfologische effecten van het project Dijkverbetering Schoonhovenseveer Langerak. Volgens de laatste inzichten zijn delen van deze dijk niet veilig. Een deel van de dijk is te laag en de dijk is bij hoge rivierstanden niet stabiel. Vier dijkvakken zijn afgekeurd op het criterium macrostabiliteit binnenwaarts, met een gezamenlijke lengte van meter. Het gaat om de dijkvakken: Veersedijk; Langerak West; Het Wiel en Waal Oost. Het project bestaat uit drie belangrijke onderdelen: Verhogen Veersedijk; Verbeteren (waar nodig) van de stabiliteit van alle dijktracés door middel van waterontspanninsgsbronnen en het op enkele plaatsen aanpassen van een steunberm; Aanvullen en beschermen van de erosiegeul (rkm ). Het verhogen van de Veersedijk heeft een zeer geringe profielvernauwing tot gevolg, omdat de helling van het buitentalud toeneemt van 1:3 tot 1:2,5. Deze profielvernauwing is zo gering dat deze niet met een hydraulische berekening is te becijferen en als verwaarloosbaar wordt beoordeeld. Het verbeteren van het dijktracé heeft in het geheel geen hydraulische effecten. Het aanvullen van de erosiegeul daarentegen betekent een verkleining van het doorstroomprofiel, waarvan de effecten nadere beschouwing verlangen. Het ontwerp is in twee stappen beschouwd. In een voorbereidende stap (autonome bodemontwikkeling) is uitsluitend de bodem over de lengte van de erosiegeul tussen de oeverlijnen geactualiseerd (bodem 2013). Hieruit blijkt het effect van de autonome ontwikkeling die tussen 1997 en 2013 heeft plaatsgevonden. In een volgende stap (projectontwerp) is het ontwerp binnen deze geactualiseerde bodem aangebracht. Ten opzichte van de referentie (1997) zijn volumebalansen opgesteld (zie tabel: tweede kolom) en hydraulische modelsimulaties uitgevoerd, waarbij naar het maximale effect op de maatgevende waterstand is gekeken (derde kolom): Effecten ten opzichte van 1997 (referentiesituatie): Modelsituaties V (m 3 ) ΔH (mm) AO (2013) ,4 Projectontwerp (NAP -6 m) ,2 De autonome bodemontwikkeling laat een geringe waterstandsdaling zien ten gevolge van de erosie die in deze periode heeft plaatsgevonden. Het blijkt een bijna te verwaarlozen rivierkundige ruimte (2,4 mm), waarin het ontwerp moet worden gefaciliteerd. Dat dit getal zo gering is, is te verklaren omdat er op het traject sprake is Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

4 van een netto profielverruiming van slechts m 3, bestaande uit m 3 erosie en m 3 aanzanding (incl. het effect van dijk- en kribverbetering omstreeks 1998). Er is in het profiel vooral een verplaatsing van bodemmateriaal aan de orde geweest. De opvulling met bodembescherming in het projectontwerp leidt tot een toename van de maatgevende waterstand met een netto effect van 5,2 mm. Het betreft een ontwerp, dat ten opzichte van de projectspecificatie al geminimaliseerd is. Binnen de projectcontour is er geen ruimte voor verdere optimalisaties. Eventuele compensatie kan mogelijk buiten de projectcontour worden gevonden. Ten aanzien van de morfologische effecten wordt volstaan met een expertoordeel. Juist benedenstrooms van de bodembescherming bevindt zich volgens de gevolgde interpretatie van de bodemhoogtekaarten een harde bodemlaag, waar geen erosie te verwachten is. Nog verder benedenstrooms kan er wel sprake zijn van een lokale bodemdaling. Over de lengte van de opgevulde en verdedigde erosiegeul is een toename van de stroomsnelheid in de rest van het profiel te verwachten. Dat betekent een mogelijke tendens tot bodemdaling in de as en de binnenbocht van de rivier. Dat is een effect dat geenszins bedreigend is, of op termijn zelfs gunstig voor de maatgevende hoogwaterstanden. De effecten zijn lokaal en beperkt, totdat het evenwicht zich over het gebied heeft hersteld, waarbij het oorspronkelijk sedimenttransport weer over de lengte van het gebied plaatsvindt. Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

5 Inhoudsopgave Samenvatting 1 1 Inleiding Dijkverbetering Schoonhovenseveer Langerak De te nemen maatregelen Procedure Leeswijzer 7 2 Regelgeving en onderzoeksmethode Algemeen Regelgeving en beleid van Rijkswaterstaat Toetskader Gebruikte informatie en uitgevoerd onderzoek 10 3 Gebiedsbeschrijving Algemeen Verhogen van de Veersedijk Aanvullen erosiegeul en aanbrengen bodemverdediging 14 4 Beschouwde modelsituaties Referentiesituatie Autonome bodemontwikkeling (AO) Projectontwerp (NAP -6,0 m incl. bodembescherming) 18 5 Hydraulisch effect van de maatregelen Verhogen Veersedijk Aanvullen erosiegeul Waterstanden in de rivieras Waterstanden langs de waterkeringen Effect op de stroomsnelheden 22 6 Morfologisch effect Verhogen Veersedijk Aanvullen erosiegeul Autonome ontwikkeling (AO) Morfologisch effect van de ingreep Relatie tot het Rivierkundig Beoordelingskader (RBK) 27 7 Ontwerp bodembescherming Formule toplaag stroomzone Uitgangspunten Pilarczyk berekening Laagdikte bodembescherming Toegepaste materialen Opvulmateriaal Toplaag 32 8 Conclusies 35 9 Literatuur 37 Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

6 Colofon 39 Bijlagen I Rivierkundig beoordelingskader 3.0 II Mediane korreldiameter Rijn Maasmonding III Maximale emissie- en samenstellingswaarden IV Uitlogingsgegevens breuksteen vs. Staalslakken V Rapportage Baseline en WAQUA Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

7 1 Inleiding 1.1 Dijkverbetering Schoonhovenseveer Langerak Veilige dijken zijn van groot belang voor de bescherming van het achterland tegen hoog water in de rivieren. De zeer hoge waterstanden in de rivieren in 1993 en 1995 hebben dit extra onder de aandacht gebracht. De dijk tussen Schoonhovenseveer en Langerak beschermt een gebied ten zuiden van de rivier de Lek tegen overstromingen. De dijk maakt onderdeel uit van dijkring 16, het gebied van de Alblasserwaard en de Vijfheerenlanden. Volgens de laatste inzichten zijn delen van deze dijk niet veilig. Een deel van de dijk is te laag en delen van de dijk zijn bij hoge rivierstanden niet stabiel bevonden. Vier dijkvakken zijn daarom afgekeurd, met een gezamenlijke lente van meter. Het gaat om de dijkvakken: Veersedijk; Langerak West; Het Wiel en Waal Oost. Waterschap Rivierenland (WSRL) is eigenaar en beheerder van de dijk en is verantwoordelijk voor het functioneren van de dijk. WSRL heeft de Vries & van de Wiel opdracht gegeven om maatregelen voor de dijkverbetering uit te werken en deze maatregelen te realiseren. Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

8 1.2 De te nemen maatregelen De dijk zal worden verbeterd door een combinatie van maatregelen. Verhogen Veersedijk De Veersedijk is momenteel te laag. De bodem waarop de dijk ligt klinkt in, waardoor de dijk steeds lager komt te liggen. Om ervoor te zorgen dat de dijk gedurende de komende periode van 50 jaar hoog genoeg is, wordt de dijk opgehoogd met (afhankelijk van de locatie) 20 tot 70 cm tot een hoogte van NAP +5,95 m. Deze ophoging compenseert het zakken van de ondergrond plus de extra zakking die wordt veroorzaakt door het extra gewicht van deze ophoging. Hiermee zal de dijk gedurende 50 jaar op voldoende hoogte zijn. De buitenzijde van de Veersedijk heeft momenteel een geknikt talud; de onderzijde van het talud (met steenzetting) is steiler dan de bovenzijde van het talud (een grashelling). De dijkverhoging vindt plaats door de hellingshoek van het talud vanaf de knik naar boven door te trekken. Hierdoor ontstaat er ruimte voor de benodigde ophoging. De dijk wordt niet breder. Verbeteren stabiliteit De stabiliteit van de dijk wordt verbeterd door het plaatsen van een rij verticale waterontspanningsbronnen aan de landzijde van de dijk. Deze bronnen zijn buizen waarvan de onderzijden zijn voorzien van perforaties (openingen). De geperforeerde onderzijden komen in de watervoerende zandlaag onder de klei/veenlaag te staan. Via de bronnen kan de overdruk van het grondwater worden afgehaald. Hierdoor wordt het opdrijven van de grond aan de binnenzijde van de dijk voorkomen. De waterontspanner is zodoende de belangrijkste oplossing voor het probleem van de instabiliteit van de dijk. De bronnen worden geplaatst aan de landzijde van de dijk, ofwel in de teen van de dijk ofwel op de steunberm. De bronnen worden groepsgewijs verbonden met een verzamelleiding waarin het kwelwater terechtkomt. Deze verzamelleiding loost het water via een verbindingsleiding naar een sloot. De aanleg van de bronnen kan plaatsvinden met relatief klein materieel en neemt weinig tijd in beslag. De plaatsing duurt per locatie, met voorbereiding van de locatie en opruimen, enkele dagen tot een week. Het plaatsen van de bron zelf duurt slechts een dagdeel. Aanvullende grondwerkzaamheden Langs de Veersedijk bevinden zich enkele watergangen nabij de teen van de steunberm van de dijk. Deze watergangen bedreigen de stabiliteit van de dijk. Het betreft twee particuliere vijvers, twee sloten en twee uiteinden van sloten. De watergangen moeten worden verlegd en de vijvers (grotendeels) worden gedempt. Van een deel van de Veersedijk wordt nog nader onderzocht of dit volledig kan worden gestabiliseerd door middel van alleen waterontspanners. Daarom is uitgegaan van een aanvullende steunberm langs het meest westelijke deel van de Veersedijk. Dat geldt ook voor de zuidoever van de gracht van Nieuwpoort. Hier wordt uitgegaan van een verzwaring van de onderwateroever in combinatie met een steunberm. Ter plaatse van de stadsgracht bij Langerak West is een verzwaring van de oever ( onder water ) voorzien. Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

9 Bij het meest westelijke deel van Waal Oost, tot de Boonevlietweg zullen grondaanvullingen van enkele decimeters noodzakelijk zijn langs de teen van de dijk. Ten oosten van de Boonevlietweg liggen zeer veel dijkopgangen, soms heel dicht naast elkaar. Hier kan in overleg met de belanghebbenden een grondaanvulling worden gemaakt in plaats van een waterontspanningsbron. Ter hoogte van kilometer 273 zullen enkele zeer beperkte (maximaal enkele decimeters) grondaanvullingen op of aan de bestaande steunberm plaatsvinden. Vullen van de erosiegeul Ter hoogte van dijkvak Waal Oost is een erosiegeul aanwezig in de zandige bodem van de rivier de Lek. Via deze geul kan makkelijk rivierwater de bodem indringen, hetgeen leidt tot een hogere grondwaterspanning binnendijks. De geul levert zo een bijdrage aan de macro-instabiliteit van de dijk. De randen en taluds van de geul zijn (lokaal) steil. Verdergaande erosie zou de naastliggende schaardijk kunnen bedreigen. Daarom zal de geul gedeeltelijke met grond worden aangevuld. Hierbij wordt relatief ondoorlatend materiaal gebruikt, waar het rivierwater niet makkelijk doorheen kan stromen. De rivier heeft hier bij hogere waterstanden een grote kracht. Daarom zal de aanvulling van de geul worden beschermd tegen erosie met staalslakken of materiaal met vergelijkbare eigenschappen. Het Wiel Bij het ontwerp van de maatregelen is gebleken dat het dijktraject Het Wiel stabiel is. Bij de vorige dijkverbetering is in het Wiel een grotere verzwaring aangebracht dan bij de toetsing is aangenomen. Extra maatregelen zijn hier daarom niet nodig. 1.3 Procedure Om de dijkverbetering te mogen uitvoeren moet een aantal wettelijke procedures worden doorlopen. De belangrijkste hiervan zijn de procedures voor het Projectplan Waterwet voor de dijkverbetering en het Projectplan Waterwet voor de geulaanvulling. Het Projectplan Waterwet voor de dijkverbetering wordt vastgesteld door het Waterschap Rivierenland en goedgekeurd door de Provincie Zuid-Holland. Het Projectplan Waterwet voor de geulaanvulling wordt vastgesteld door Rijkswaterstaat Oost-Nederland. Daarnaast moet een aantal andere vergunningen en ontheffingen worden aangevraagd. 1.4 Leeswijzer Dit document vormt een bijlage bij het Projectplan Waterwet dijkverbetering en het Projectplan Waterwet geulaanvulling. Dit document is als volgt opgebouwd. In hoofdstuk 2 komt de werkwijze van de beoordeling aan de orde, in de context van de regelgeving van Rijkswaterstaat. Hoofdstuk 3 beschrijft de voorgenomen ingrepen en het gebied waarin deze zich bevinden. Hoofdstuk 4 vertaalt de voorgenomen ingrepen in modelschematisaties. Hoofdstuk 5 presenteert de hydraulische modelsimulaties naar twee beschouwde situaties. In hoofdstuk 6 wordt met behulp van een expertoordeel het verwachte morfologische effect van de ingreep beschouwd. Hoofdstuk 7 beschrijft het ontwerp met argumentatie van de benodigde bodembescherming. Hoofdstuk 8 vat de conclusies van het onderzoek samen en doet aanbevelingen voor het vervolg. In hoofdstuk 9 staan de geraadpleegde bronnen vermeld. Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

10 Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

11 2 Regelgeving en onderzoeksmethode 2.1 Algemeen In dit achtergronddocument komt het thema rivierkunde aan de orde, bestaande uit de onderwerpen hydraulica en morfologie. Van de in hoofdstuk 1 genoemde maatregelen zijn alleen de verhoging van de Veersedijk, het aanvullen van de erosiegeul en het aanbrengen van een bodemverdediging potentieel van invloed op de hydraulica en de morfologie van de rivier. De waterontspanners spelen geen rol in deze beoordeling en komen daarom ook niet verder aan de orde. 2.2 Regelgeving en beleid van Rijkswaterstaat Voor ruimtelijke ingrepen binnen het juridisch winterbed geldt normaal gesproken een vergunningsplicht in het kader van de Waterwet. Het bevoegd gezag voor de in paragraaf 2.1 genoemde ingrepen is Rijkswaterstaat Oost-Nederland, binnen wiens beheergebied de ingrepen vallen. Hiervoor gelden criteria die zijn vastgelegd in het Rivierkundig Beoordelingskader (RWS, 2014). Het belangrijkste beoordelingscriterium luidt, dat de ingrepen bij MHW (maatgevend hoogwater) geen waterstandverhogende effecten mogen hebben. Ook mogen geen onwenselijke morfologische effecten optreden. 2.3 Toetskader Rivierkundige ingrepen worden in het kader van een Waterwetvergunning (of een Projectplan Waterwet) getoetst aan het Rivierkundig Beoordelingskader (RBK), dat omschrijft aan welke hydraulische en morfologische vereisten een ingreep moet voldoen. De samenvattende tabel uit het RBK (RWS-WVL, 2014) is in Bijlage I weergegeven. In dit geval is de geulaanvulling in dit rivierkundig onderzoek beschouwd als een onderhoudssituatie. Hierbij geldt normaal gesproken de eis dat er bij MHW geen verhoging van waterstanden mag optreden en dat er geen ongewenste morfologische effecten mogen zijn. RWS toetst normaal gesproken een gewijzigde geometrie als gevolg van een ingreep aan een basisgeometrie referentiejaar. Voor projecten in het kader van het programma Ruimte voor de Rivier (RvdR) is dit Ten opzichte van dit jaar mag er als gevolg van de ingreep geen MHW-verhoging plaatsvinden. Met als doel dit aan te tonen gaan de volgende paragrafen in op de beoordelingspunten van het RBK, die potentieel aan de orde zouden kunnen zijn (zie RBK 3.0, pag. 11 en 12, weergegeven in Bijlage I): Als hydraulische randvoorwaarde geldt als debiet het equivalent van m 3 /s te Lobith (punt 1.1); Er wordt gekeken naar de hydraulische effecten in de rivieras en bij de waterkeringen aan weerszijden van de Lek (punt 1.2); De afvoerverdeling bij de IJsselkop en de Pannerdensche Kop is geen thema (punten 1.3 en 1.4) gezien de geringe omvang van de ingreep en de afstand tot het splitsingspunt; De punten 2.1 t/m 2.5 onder Hinder of schade zijn niet relevant, omdat er van dwarsstroom geen sprake kan zijn wegens de aard en oriëntatie van de ingreep. 1 Ook is er geen taakstelling aan het project verbonden, zodat geen 1 Deze eis is voor ingrepen met een laterale onttrekking, zoals nevengeulen en hoogwatergeulen bedoeld. Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

12 waterstandsdaling wordt verwacht die de inundatiefrequentie van de uiterwaard beïnvloedt; Van erosie of aanzanding in de uiterwaard ten gevolge van de ingreep kan om dezelfde reden geen sprake zijn, dus punt 3.2 vervalt. Dit geldt niet vanzelfsprekend voor het zomerbed, dus punt 3.1 blijft als beoordelingspunt vooralsnog staan. De navolgende analyse richt zich dus vooral op punten 1.2 (hydraulica) en 3.1 (morfologie). Indien hierbij aannemelijk wordt gemaakt dat ook deze thema s geen punten van zorg zijn, is voldoende onderbouwd dat er geen vergunningplicht geldt vanuit de Waterwet. 2.4 Gebruikte informatie en uitgevoerd onderzoek Ten behoeve van de hydraulische expertbeoordeling is gebruik gemaakt van een aantal ondersteunende WAQUA-modelsimulaties. Hiervoor is gebruik gemaakt van het RvdR-model (hydraulisch model voor het programma Ruimte voor de Rivier) toegeleverd door Rijkswaterstaat WVL. Hierbij is toegepast: Hydraulisch model: rijn_pkb_3_4 ; Hydraulische randvoorwaarde: m 3 /s bij Lobith; Berekeningswijze: stationair. Voor de morfologische effectbeoordeling is onder andere gebruik gemaakt van een memo van Rijkswaterstaat (Sieben, 2014), welke specifiek op deze projectlocatie is gericht. Daarnaast heeft een eigen analyse op basis van volumeanalyses en dwarsprofielen plaatsgevonden. Aanvullen erosiegeul In het referentiejaar 1997 was de erosiegeul nog niet in dezelfde mate aanwezig, of ten minste nog niet zo ver ontwikkeld als nu. Dat betekent dat de erosiegeul mag worden opgevuld tot het niveau van 1997, voordat er sprake is van profielvernauwing. In dat geval is er ook geen Waterwetvergunning nodig en mag de ingreep in het kader van herstel- en onderhoudswerk zo worden uitgevoerd. Figuur 2.1 Dwarsprofiel van zomerbed (Lek) met op te vullen erosiegeul (principeschets). Het is hiervoor wel noodzakelijk dat de bodemligging binnen het ingreepgebied wordt geactualiseerd en hiermee als autonome ontwikkeling onderdeel wordt van het Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

13 ontwerp, omdat deze niet los van elkaar kunnen worden gezien (anders kan het ontwerp ook niet goed aansluiten). Het kan bijvoorbeeld zo zijn, dat elders in het dwarsprofiel buiten de ingreep de bodemhoogte hoger ligt dan in 1997 (zoals in het voorbeeld van Figuur 2.1 weergegeven). Dit vormt dan ook onderdeel van de toetsing. De definitie van het ingreepgebied (als uitgangspunt voor de hydraulische toets) is enigszins arbitrair. De volgende keuze is hierin gemaakt: In lengterichting geldt de lengte van de opvulling van de erosiekuil plus boven- en benedenstrooms ca. 50 m; In de breedte geldt het gehele zomerbed tussen de oeverlijnen (zie Figuur 2.2). Figuur 2.2 Definitie van ingreepgebied en het hydraulisch te toetsen ontwerp. De nieuwe situatie (rechts) wordt ten aanzien van optredende MHW-standen getoetst aan de referentiesituatie (links). De modelsimulatie die hieraan ten grondslag ligt is dan ook geen vergunningsberekening, maar een onderbouwende modelsimulatie ten behoeve van het expertoordeel. Eventuele bodemveranderingen die verder boven- en benedenstrooms van het projectgebied liggen, komen niet in aanmerking omdat deze geen relatie hebben tot het project. Dit uitgangspunt geldt ook voor projecten in de nabije omgeving. De hydraulische ruwheid van de bodembescherming is een variabele, die relevant is in het kader van dit rivierkundig onderzoek. Gekozen is voor staalslakken met een mediane diameter van één decimeter (D 50 = 0,10 m). De hydraulische ruwheid (Nikuradse coëfficiënt) wordt hieraan gelijk verondersteld (k N = 0,10 m). Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

14 Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

15 3 Gebiedsbeschrijving 3.1 Algemeen In dit hoofdstuk beschrijven we de twee ingrepen, die een nadere hydraulische en morfologische beoordeling behoeven, te weten de verhoging van de Veersedijk (paragraaf 3.2), het aanvullen van de erosiegeul en het aanbrengen van een bodemverdediging (paragraaf 3.3). 3.2 Verhogen van de Veersedijk De Veersedijk (ten noordwesten van Nieuwpoort) wordt over een lengte van circa 890 meter verhoogd. Figuur 3.1 geeft hiervan een bovenaanzicht. Figuur 3.1 Te verbeteren en verhogen waterkering Veersedijk (WB, 2014). Deze verhoging gaat gepaard met een versteiling van het buitentalud van 1:3 tot 1:2,5 (zie Figuur 3.2). De werken aan het buitentalud van de dijk vallen in het juridisch winterbed en dienen een hydraulische beoordeling te krijgen. Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

16 Figuur 3.2 Dwarsprofiel van te verbeteren en verhogen waterkering Veersedijk (De Vries & Van de Wiel, 2014a). 3.3 Aanvullen erosiegeul en aanbrengen bodemverdediging De erosiegeul is in Figuur 3.3 weergegeven (peiling 2013). In het ontwerp is uitgegaan van een opvulling tot een hoogte van NAP -6,5 m, waarvan de contour in de figuur is afgebeeld. De contour is conform de randvoorwaarden van Waterschap Rivierenland. Daaroverheen wordt een bodemverdediging gelegd die aan de noord-, oost- en westzijde een 10 m ruimere contour heeft en aan de zuidzijde bovendien door de kribvakken heen tot aan de dijk wordt doorgezet. Deze bodembescherming heeft een laagdikte van circa 0,5 m (voor de argumentatie zie hoofdstuk 7) en bestaat uit staalslakken (D 50 = 0,10 m). Ter plaatse van de opvulling komt de bodemhoogte zodoende op NAP -6,0 m uit (Figuur 3.4 en Figuur 3.5). Oorspronkelijk was NAP -4,8 m de beoogde hoogte, maar daarbij zouden teveel MHW-effecten optreden. Hierom is een lagere hoogte gekozen. Een nog lagere afdekking (lager dan NAP -6,0 m) zou het doel voorbij schieten, omdat deze oplossing een waterspanningstoename onder en achter de dijk veroorzaakt. Het doel van de maatregel is het afdichten van het watervoerende pakket. Figuur 3.3 Bovenaanzicht erosiegeul met hoogtecontour voor opvulling en contour van bodemverdediging (De Vries & Van de Wiel, 2014b). Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

17 A A Figuur 3.4 Bovenaanzicht opvulling erosiekuil met bodembescherming. Figuur 3.5 Dwarsdoorsnede A-A (OLR = Overeengekomen Laagste Rivierstand). Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

18 Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

19 4 Beschouwde modelsituaties Tabel 4.1 geeft een overzicht van de beschouwde en doorgerekende modelsituaties, die in onderstaande paragrafen nader worden toegelicht. Tabel 4.1 Overzicht van beschouwde situaties. Modelsituatie Omschrijving Volume (m 3 ) 1 Simulatiecode Toelichting Referentie bodem repro_a Basis voor hydraulische toets AO bodem 2013 (binnen projectgebied) var0 Basisgeometrie voor ontwerp, bepalen hydraulische ruimte aanvullen tot NAP-6,0 Effectbeoordeling 1 (t.o.v. Projectontwerp var1 m incl. 0,5 m BOB 2 referentie) 1 cumulatief bodemhoogteverschil ten opzichte van de referentie 1997 binnen het projectgebied (De Vries & Van de Wiel, 2014b). 2 BOB = bodem- en oeverbescherming, VD = verhoging Veersedijk is niet in het model meegenomen. 4.1 Referentiesituatie Zoals reeds uiteengezet is de geometrie van 1997 de referentiesituatie, waaraan het ontwerp getoetst wordt. Het hydraulisch model van deze situatie, zoals aangeleverd door Rijkswaterstaat, is gereproduceerd vanuit de Baseline-basis en doorgerekend met de vastgestelde randvoorwaarde. Hiermee zijn de maatgevende waterstanden gereproduceerd, waaraan de modelsituaties worden getoetst. 4.2 Autonome bodemontwikkeling (AO) Om te beginnen is de autonome bodemontwikkeling (=AO) beschouwd, die is bedoeld om de hydraulisch beschikbare ruimte te bepalen. Doordat de bodemligging gemiddeld lager ligt dan in 1997, is er bij niet aanvullen en verdedigen van de erosiegeul een waterstandsdaling, die bij het aanvullen weer langzaam wordt verbruikt door het profielverkleinende en weerstandverhogende karakter van de ingreep. Deze hydraulische ruimte is onbekend en wordt als eerste bepaald. Het model is gemaakt door de bodemhoogten van 1997 binnen het projectgebied te vervangen door die van Het projectgebied is de Baseline-maatregelcontour van de AO. Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

20 4.3 Projectontwerp (NAP -6,0 m incl. bodembescherming) Het ontwerp zoals staat beschreven in paragraaf 3.3 is het projectontwerp. Deze is in het model ingebracht door de volgende stappen achtereenvolgens uit te voeren: Projectontwerp bouwt voort op de AO; De contour van de bodembescherming (zie Figuur 3.4) is nu de ingreepcontour; Hierbinnen zijn de bodempunten die onder NAP -6,5 m liggen verhoogd tot NAP -6,5 m. Dit is de opvulling; Vervolgens is binnen de ingreepcontour de bodem verhoogd met 0,5 m (de gemiddelde laagdikte van de bodembescherming). Binnen de opvulling bedraagt de bodemhoogte nu NAP -6,0 m, daarbuiten, maar wel binnen de ingreepcontour, ligt deze niet vlak, maar 0,5 m hoger dan de bodemligging in de AO; Binnen de ingreepcontour is de bodemruwheid gesteld op k N = 0,10 m. De aangenomen bodemruwheid is gebaseerd op de grafiek in Benoît Camenen, Magnus Larson and Atilla Bayram, November 20, Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

21 5 Hydraulisch effect van de maatregelen 5.1 Verhogen Veersedijk De dijkverbetering (zie Figuur 3.2) heeft een zeer geringe profielvernauwing tot gevolg, omdat wordt gekozen voor een versteiling van het talud tot 1:2,5. Deze profielvernauwing (in Figuur 5.1 weergegeven in donkerblauw) is echter zo gering (ongeveer 0,12 m 2 ) dat het hydraulisch effect ervan verwaarloosbaar is. Het hydraulisch effect van de verhoging van de Veersedijk is daarom op nul gesteld en kan buiten beschouwing blijven. Figuur 5.1 Feitelijke profielvernauwing van de rivier bij maatgevend hoogwater (MHW) door verhogen Veersedijk, weergegeven in donkerblauw. 5.2 Aanvullen erosiegeul Waterstanden in de rivieras De maatgevende waterstanden in de diverse scenario s staan in Figuur 5.2 uitgezet tegen de referentiesituatie (met bodem 1997) waaraan wordt getoetst. Tabel 5.1 vat de resultaten samen en geeft een volumebalans van beide modelsituaties. De AO (variant 0) laat een geringe waterstandsdaling zien ten gevolge van de erosie die in deze periode heeft plaatsgevonden. Het blijkt een bijna te verwaarlozen rivierkundige ruimte (2,4 mm op rkm 966,5), waarin het ontwerp moet worden gefaciliteerd. Dat dit getal zo gering is, werd ook verwacht omdat er op het traject sprake is van een netto profiel verruiming van slechts m 3, bestaande uit m 3 erosie en m 3 aanzanding (incl. het effect van dijk/krib verbetering omstreeks 1998, hier gaat paragraaf verder op in). Er is in het profiel vooral een verplaatsing van bodemmateriaal aan de orde geweest. Tabel 5.1 Volumebalans en waterstandseffect van het AO en het Projectontwerp ten opzichte van 1997 (referentiesituatie) (Michels, 2014). Modelsituaties V (m 3 ) ΔH (mm) dh/dv (mm/m 3 ) AO ,4 0,00036 Projectontwerp ,2 0,00009 Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

22 De opvulling met bodembescherming van het projectontwerp (= variant 1) leidt tot een toename van de maatgevende waterstand, resulterend in een netto effect van 5,2 mm op rkm 966,5. (zie Figuur 5.2). Er is een netto toename van volume in het systeem van ca m 3 ten opzichte van het referentiejaar Als we kijken naar de volumebalans, dan zien we een sterk non-lineair verband tussen volume en waterstandseffect (vierde kolom van Tabel 5.1).Dat is ook begrijpelijk: het volume van AO is een som van m 3 aanzanding buiten de stroomgeul en m 3 erosie in de stroomgeul. Vooral in de binnenbocht is de respons van de waterstand op een volumeverandering het grootst. Een groot deel van de bodemverdediging (Projectontwerp) ligt in het kribvak en daar is de respons van de waterstand op een volumeverandering geringer. Waterstandseffect opvullen erosiegeul 0,012 variant 1 variant 0 0,010 0,008 Waterstandsverschil (mm) stroomrichting 0,006 0,004 0,002 0,000-0,002-0,004-0,006-0, Lek (rkm) , Figuur 5.2 Effect van bodemontwikkeling (AO: = variant 0) en ingreep (Projectontwerp = variant 1) op MHW (Michels, 2014) Waterstanden langs de waterkeringen Omdat de maatgevende waterstanden langs de waterkeringen de feitelijke belasting vormen voor de dijken, dienen deze ook te worden geanalyseerd. Figuur 5.3 geeft de uitvoerpunten langs de waterkeringen aan. Figuur 5.4 laat het resultaat zien, dat tot dezelfde conclusie leidt als Figuur 5.2. Er zijn slechts geringe verschillen aan de linker- en rechter waterkering ten opzichte van de rivieras. Links zijn de waterstanden bij rkm 966,5 enkele millimeters hoger dan rechts. Het dwarsverhang is hier waarneembaar maar klein, ondanks de rivierbocht. Dit komt mede door de stroomsnelheden in absolute zin die niet extreem hoog zijn. De analyse heeft zich beperkt tot de omgeving van de ingreep (rkm ). Verder stroomopwaarts is het de verwachting dat de effecten vrijwel nihil zijn, en is verdere analyse niet zinvol. Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

23 Figuur 5.3 Uitvoerpunten langs waterkeringen. variant 0 variant 1 0,010 variant 0 (links) variant 0 (rechts) variant 1 (links) variant 1 (rechts) 0,008 0,006 Waterstandsverschil (mm) stroomrichting 0,004 0,002 0,000-0,002-0,004-0,006-0, ,5 968,0 967,5 967,0 966,5 966,0 965,5 965,0 Lek (rkm) 964,5 964,0 963,5 963,0 962,5-0, ,0 Figuur 5.4 Waterstanden langs de waterkeringen (variant 0 = AO; variant 1 = Projectontwerp) t.o.v. de referentie (bodem 1997) (Michels, 2014). Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

24 Effect op de stroomsnelheden Hoewel de stroomsnelheden bij MHW geen thema van onderzoek zijn, laat Figuur 5.5 de stroomsnelheden bij MHW zien. Deze komen nergens boven 2,0 m/s uit. Ter plaatse van de bodemverdediging bedraagt deze maximaal 1,8 m/s. Opgemerkt wordt dat de stroomsnelheid bij MHW niet noodzakelijkerwijs de maximale stroomsnelheid is (door het hysteresis-effect 2 ), maar bij benadering is dit wel het geval. Voor deze studie wordt deze benadering als voldoende gedetailleerd beschouwd. Figuur 5.5 Stroomsnelheden bij MHW (variant 1 = Projectontwerp). Figuur 5.6 laat zien op welke locaties de stroomsnelheden naar verwachting zullen toenemen en afnemen. De figuur dient kwalitatief te worden bekeken, waarbij het vooral van belang is op welke locaties de stroomsnelheid hoger wordt. De zones tussen de stroomsnelheidsverschillen -0,01 m/s en 0,01 m/s zijn transparant. 2 Hysteresis betekent dat het verband tussen debiet, waterstand en stroomsnelheid niet exact eenduidig is. Tussen de pieken is er vaak een tijdverschuiving. Maximale debieten en stroomsnelheden komen iets voor maximale waterstanden. Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

25 Figuur 5.6 Effect op stroomsnelheden (variant 1 = Projectontwerp t.o.v. variant 0 = AO). De figuur laat zien dat het invloedsgebied op de stroomsnelheden zeer beperkt is. Ook is de invloed in absolute zin beperkt tot maximaal 0,14 m/s hogere stroomsnelheden. We zien de hogere stroomsnelheden ook over vrijwel het gehele profiel bij rkm 967. Stroomsnelheidsverlagingen (groen) zijn er zeer sporadisch en lokaal: vooral aan de boven- en benedenstroomse randen van de bodemverdediging en vormen daarom geen aanleiding om erosie langs de randen van de BOB te verwachten. Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

26 Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

27 6 Morfologisch effect 6.1 Verhogen Veersedijk Morfologische effecten worden veroorzaakt door (indirect) een verandering in bodemsamenstelling of (direct) in stroomsnelheden. Van beide situaties is bij een dijkversterking geen sprake. De hydraulische effecten door de verhoging van de Veersedijk zijn in paragraaf 5.1 als verwaarloosbaar beoordeeld. Ditzelfde geldt voor de morfologische effecten die per definitie volgend zijn op hydraulische effecten. 6.2 Aanvullen erosiegeul Autonome ontwikkeling (AO) Zoals we uit de vergelijking van de bodemhoogten van 2013 en 1997 kunnen zien (zie Figuur 6.1: AO ten opzichte van de referentiesituatie) is er in deze 16-jarige periode op de projectlocatie binnen het balansgebied (streepjeslijn) per saldo sprake geweest van een bescheiden bodemerosie (netto ca m 3 ). Deze geringe erosie is echter de som van een aanzienlijke bodemdaling in de buitenbocht van ca m 3 en tegelijk een sedimentatie van ca m 3 op diverse locaties zoals in de binnenbocht, maar ook in de kribvakken van de buitenbocht. Rondom de kribkoppen zijn de gepeilde hoogten ook aanzienlijk toegenomen, hetgeen duidt op uitgevoerde onderhoudswerken aan de kribben rond 1998 (deze aanname is overigens niet door Rijkswaterstaat bevestigd). Figuur 6.1 Bodemverschil: 2013 t.o.v (De Vries & Van de Wiel, 2014b). Een aannemelijke hypothese van de oorzaak van een overwegende bodemdaling is de aanleg van de stuwen Driel, Amerongen en Hagestein in de Neder-Rijn en de Lek. De effecten hiervan lijken grotendeels achter ons in de tijd te liggen, echter de grootste morfologische activiteit van dit moment is een herverdeling van materiaal in het stroomprofiel, zoals blijkt uit bovenstaande getallen. Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

28 Figuur 6.2 Lithologische dwarsdoorsnede van de Lek ter hoogte van Langerak bij rkm (UU, 2011). Indien we meer tussenliggende momenten beschouwen, dan lijkt in de laatste 10 jaren de erosiekuil nauwelijks in diepte te zijn toegenomen. De geul lijkt zelfs ondieper te worden en zich richting binnenbocht te verplaatsen, omdat aan de buitenbocht een harde laag aanwezig lijkt te zijn (Sieben, 2014) dan wel door de aanwezigheid van kribben waardoor de erosie richting de dijk verder wordt beperkt. De bodemsamenstelling is ook heterogeen, bestaande uit zand, zavel, veen en erosiebestendige lagen van lichte of zware klei (Figuur 6.2). Dit maakt dat de patronen van erosie en sedimentatie niet die van een zuiver alluviale bodem volgen Morfologisch effect van de ingreep Projectontwerp Anders dan bij de hydraulische toets, worden morfologische effecten niet beoordeeld ten opzichte van het referentiejaar 1997, maar in de huidige geometrische context. Immers we beoordelen hoe de bodem reageert op de ingreep die in de huidige geometrie wordt aangebracht. Dit betekent dat we een prognose van effecten van het Projectontwerp ten opzichte van de AO proberen te beschrijven. Het effect van de AO ten opzichte van de referentie is in de voorgaande paragraaf aan de orde geweest. Voor het thema morfologie wordt geen gebruik gemaakt van een morfologisch model, noch van Waqmorf, omdat dit hulpprogramma zonder nadere aanpassing niet geschikt is voor het toetsen van een ingreep in het zomerbed. Naar ons oordeel is dit ook niet nodig, hetgeen hieronder wordt toegelicht. De drijvende kracht achter bodemveranderingen zijn veranderingen in (gewogen) jaargemiddelde stroomsnelheden. Waar stroomsnelheden toenemen, ontstaat een neiging tot bodemdaling. Waar stroomsnelheden afnemen, ontstaat een neiging tot aanzanding. Figuur 5.6 laat effecten van de ingreep op stroomsnelheden bij MHW zien. Hoewel de figuur van toepassing is op een maatgevende afvoersituatie, en niet een morfologisch relevant afvoerniveau, mag worden verwacht dat de plekken waar de stroomsnelheden door de ingreep toenemen respectievelijk afnemen, niet erg gevoelig zijn voor het exacte afvoerniveau. Er is een toename van de stroomsnelheden boven de bodemverdediging. Dit is begrijpelijk immers hier is het profiel vernauwd door het aanvullen van de erosiegeul. De bodemverdediging heeft bovendien zelf ook een dikte. De afvoer herverdeelt zich vervolgens over de rest van het profiel zodat de stroomsnelheden overal in het profiel iets toenemen. Op plekken waar zich geen bodemverdediging of natuurlijke erosiebestendige laag bevindt, kan een Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

29 (lichte) bodemdaling worden verwacht. Dit kan per definitie niet ongunstig zijn voor de vaardiepte, mogelijk zelfs gunstig. Dit geldt ook voor de ontwikkeling van de MHWstanden op lange termijn, immers het profiel zoekt weer de ruimte terug van de AO (situatie 2013). Bovendien draagt dit bij aan de continuïteit van het sedimenttransport in lengterichting, waardoor benedenstroomse erosie beperkt blijft. Benedenstroomse erosie wordt normaal gesproken veroorzaakt op de plaats waar sedimentarm water de erosiebestendige laag verlaat. Echter direct benedenstrooms hiervan lijkt zich een erosiebestendige laag te bevinden (zie Figuur 3.3 geheel links) en stroomafwaarts wordt de alluviale zandbodem bereikt. Stroomafwaarts van de bodemverdediging kan daarom lokale erosie worden verwacht in de vorm van een ontgrondingskuil, maar deze zal van generlei bedreigende omvang zijn. Op termijn stelt zich een evenwicht in, waarbij er over de gehele lengte van het gebied weer sprake is van continuïteit in het sedimenttransport. Uiteindelijk is er na een tijdelijke verstoring sprake van een herstel van het doorgaande sedimentjaartransport en hoeven geen grootschalige morfologische effecten op de schaal van de gehele rivier te worden verwacht. Wel wordt aanbevolen de bodemontwikkeling hier goed te monitoren. In het gehele rivierengebied vinden jaarlijkse bodempeilingen plaats. Bij de interpretatie ervan dient hier expliciet aandacht voor te zijn Relatie tot het Rivierkundig Beoordelingskader (RBK) Bovenstaande overwegingen betreffen de morfologische vraagpunten, zoals verwoord in het RBK 3.0 (pagina 12 punt 3.1: zomerbed, zie Bijlage I). Morfologische effecten in de uiterwaard worden in het geheel niet verwacht, hetgeen punt 3.2 (uiterwaard en nevengeulen) van het RBK irrelevant maakt. Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

30 Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

31 7 Ontwerp bodembescherming Het ontwerp van de bodembescherming wordt getoetst op de stabiliteit ten gevolge van stromingen. Hoge stroomsnelheden kunnen optreden als gevolg van hoge afvoergolven. In de onderstaande berekening wordt de erosiewerende bodembescherming getoetst en berekend op stabiliteit als gevolg van stroomsnelheden. Het uitgangspunt is hier de maatgevende afvoergolf van m 3 /s. 7.1 Formule toplaag stroomzone De stabiliteitsberekening voor de stroomzone wordt met behulp van de Pilarczyk formule uitgevoerd. Zie RM [2007] formule De formule wordt als volgt beschreven: =, formule (5.219) uit de [RM2007] 7.2 Uitgangspunten Pilarczyk berekening Uitgangspunten voor de berekening zijn als volgt (zie Bijlage 2 voor de hulp parameters): = relatieve dichtheid steen; ψ cr = 0,035 (bij stortsteen of rip-rap ); φ sc = 0.75 (stabiliteitsparameter Rock Manual, continuous Rock Protection ; U = stroomsnelheid; = turbulentiefactor = 1,5 (zie Rock Manual, tabel 5.53), non-uniform flow. Verhoogde turbulentie in buitenbochten; Voor de waterdiepte h is een diepte van 11,4 meter aangehouden, dit is MHW van +5.4 m NAP + de afstand tot de bovenkant van de bodembescherming, deze ligt op - 6 m NAP; K h is de diepteparameter (Rock Manual 2007 tabel 5.53 formule 5.22) = (1 + ), hierin zit de waterdiepte en de D n, dit maakt de berekening iteratief; K sl is de taludfactor, zie onderstaande formule. De β is de hoek van het talud in de stromingsrichting, ψ is de hoek van de stroming ten opzichte van de taludhelling, deze is vastgesteld op 180 omdat de stroming in de richting is van de bodemhelling, ϕ is de hoek van de inwendige wrijving van het materiaal (staalslakken) 45. = = sin ( ) sin ( ) =0,98 β = 1 (helling in de richting van stroming) ϕ = 45 (hoek van inwendige wrijving staalslakken) ψ = 180 (hoek stroming t.o.v. talud) soortelijk gewicht kg/m 3 (staalslakken)*. *) Het soortelijk gewicht van de staalslakken is volgens het certificaat gemiddeld 3,35 ton/m 3, en heeft een afwijking gegeven van twee keer de standaardafwijking van 170 kg/m 3. Als één keer de standaardafwijking wordt afgetrokken van het gemiddelde dan komt er een gewicht uit van 3,265 ton/m 3. Om aan de veilige kant te zitten wordt een waarde aangehouden van 3,25 ton/m 3 in de ontwerpformule. Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

32 In de onderstaande grafiek is de berekening gedaan met de bovenstaande input parameters. Voor verschillende stroomsnelheden is een D 50 berekend. D 50 [mm] 180 mm 160 mm 140 mm 120 mm 100 mm 80 mm 60 mm 40 mm 20 mm 0 mm 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 Diepte gemiddelde stroomsnelheid [m/s] Figuur 7.1: Afmeting verdedigingselement bij soortelijk gewicht van kg/m3. Uit de berekening volgt dat tot een stroomsnelheid van 2,75 m/s de staalslakken voldoen als bodembescherming. In de onderstaande paragraaf wordt een toelichting gegeven van de benodigde laagdikte. 7.3 Laagdikte bodembescherming Pilarczyk berekening - afmeting verdedigingselement D 50 Pilarczyk D50 Staalslakken 45/180 mm Omdat er een enkele laag wordt gestort zonder filterlaag moet de laagdikte dusdanig van dikte zijn dat er geen erosie of uitstromen van bodemmateriaal kan plaatsvinden. Uit het boek The Influence of Turbulence on Soil Erosion kan bovenstaande worden getoetst volgens de onderstaande formule (4.57): = ln Ψ, Ψ, 1, 1, Aangenomen is Ψ, = Ψ,,omdat de Shields parameter voor basis en filter hetzelfde blijft. De gradering van het bodemmateriaal is ongeveer hetzelfde is als die van de filterlaag, daarom wordt ook aangenomen dat, =,. De coëfficiënt =1,5, deze parameter is voorgeschreven door de auteur, zie blz. 67 en 68 van The Influence of Turbulence on Soil Erosion. Dit resulteert in de volgende vereenvoudiging: = 1.5 ln Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

33 De overige parameters zijn: = = 2,25 ( h h ) = 1,63 ( h h ) = 15% h ) = 0,10 ( ) = 0,5 2 ( ) = 1,5 ( ë ) De formule toegepast met de bovenstaande input parameters resulteert in de onderstaande grafiek: 0,27 m Laagdikte D f geometrisch open filter 0,25 m 0,23 m Laagdikte D f 0,21 m 0,19 m 0,17 m Hoffmans [2012] 0,15 m D f50 /D b50 Figuur 7.2: Minimaal benodigde laagdikte bodembescherming. Toelichtend op bovenstaande grafiek kan worden opgemaakt dat een benodigde laagdikte van minstens 26 cm nodig is om geen uitspoeling van bodemmateriaal te hebben. De bijbehorende factor D f50 /D b50 is hier 200 en berekend met 0,1/0,0005. Om tijdens de uitvoering een zekere betrouwbaarheid te kunnen waarborgen wordt een tolerantie van ongeveer 20 cm gehanteerd. De gemiddeld aan te brengen laagdikte voor de bodembescherming wordt dan bij benadering 0,50 m. Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

34 7.4 Toegepaste materialen Opvulmateriaal De kwaliteit van de ondergrond speelt een belangrijke rol bij de keuze van de toe te passen grondsoort voor de opvulling van de erosiegeul. Daarbij is de klasse van de ontvangende grond belangrijk bij de toepassing van de grondsoort. Er kan een onderscheid worden gemaakt tussen: Een generieke toepassing: Schone grond en baggerspecie: mag overal worden toegepast Klasse A grond en baggerspecie: mag op klasse A waterbodem of klasse B waterbodems worden toegepast Klasse B grond 3 en baggerspecie: mag alleen op klasse B worden toegepast Een grootschalige bodemtoepassing: Er is sprake van een grootschalige toepassing als er meer dan 5000 m3 grond wordt gebruikt met een minimale laagdikte van 2 m grond Partijen baggerspecie zijn toepasbaar tot aan de interventiewaarden voor waterbodems Partijen grond zijn toepasbaar t/m kwaliteitsklasse industrie Als de grond afkomstig is uit een landbodem dan mag maximaal Klasse industrie worden toegepast. Het is daarbij van belang om vast te stellen welke kwaliteit de ontvangende bodem grondsoort heeft, dit wordt d.m.v. een waterbodemonderzoek vastgesteld. Het toepassen van bouwstoffen en grond en baggerspecie moet in een aantal gevallen vooraf worden gemeld. Het moet worden gemeld als de kwaliteit van de grond of baggerspecie aan de achtergrondwaarden voldoet en als het om een hoeveelheid meer dan 50 m 3 gaat. De melding moet worden gedaan via en dient minimaal 5 werkdagen voorafgaand aan de toepassing worden gedaan. Als opvulmateriaal is voorzien grond afkomstig uit nabijgelegen werk welke ten minste voldoet aan bovenstaande eisen. De grond wordt per schip aangevoerd Toplaag Voor de toepassing van materialen in de erosiebestendige laag dient een toetsing aan een aantal regels te worden uitgevoerd. Allereerst moet worden bepaald of het product een vormgegeven bouwstof is. Ten tweede dient de bouwstof te worden getoetst op uiterste emissie- en samenstellingswaarden (zie Bijlage III / Tabel 1 voor anorganische- & Tabel 2 voor organische parameters). Door middel van certificaten van de leverancier wordt aangetoond dat is voldaan aan deze uiterste waarden. In onderstaande tekst staat een korte opsomming van de geldende regels die van toepassing zijn. De regels zijn afkomstig uit de Regeling bodemkwaliteit en Besluit bodemkwaliteit (BBK). 3 klasse B grond mag bij overschrijding van de landbodemnorm voor klasse industrie niet op waterbodems worden toegepast Zo wordt voorkomen dat grond die niet op landbodems mag worden toegepast alsnog in het watersysteem terecht komt. Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

35 Uit de Regeling bodemkwaliteit (Artikel 3.2.2: Bepaling volume kleinste eenheid op basis van zeefproef) gelden de onderstaande regels: Een bouwstof wordt op grond van de resultaten van een bepaling van de korrelverdeling door middel van een zeefproef aangemerkt als bouwstof met een volume per kleinste eenheid van tenminste 50 cm3, indien het korrelverdelingsdiagram van een monster van die bouwstof, vastgesteld door zeving volgens de gegeven normdocumenten voldoet aan onderstaande waarden: Zeefmaat 90 mm 0 90% Massapercentage (m/m) zeefdoorval Normdocument NEN-EN mm 0 60% NEN-EN mm 0 35% NEN-ISO ,5 mm 0 10% NEN-ISO mm 0 5% NEN-ISO Een bouwstof kan worden aangemerkt als vormgegeven bouwstof indien het voldoet aan de eisen als bouwstof met een volume per kleinste eenheid van tenminste 50 cm3, volgens het voorgaande punt. De volgende regels zijn eveneens van toepassing: Artikel 3.3.1: Bepaling emissie- en samenstellingswaarden; Artikel Bepaling emissiewaarden uit afwijkende bouwstoffen; Artikel Voldoen aan de maximale emissie- en samenstellingswaarden; o Zie Bijlage III voor de maximale emissie- en samenstellingswaarden. Als materiaal voor de erosiebestendige laag zijn staalslakken voorzien welke als vormgegeven bouwstof zijn gekwalificeerd. Dit materiaal voldoet aan het BBK en wordt door de leverancier geleverd onder certificaat. Als speciale behandeling is het materiaal eerst gedurende een voorgeschreven periode blootgesteld aan de buitenlucht zodat het rest-oxidatieproces vergevorderd is en de uitloging daarmee wordt geminimaliseerd. Tevens blijkt uit een monitoringsonderzoek in de Ooster- en Westerschelde uitgevoerd door Imares Wageningen, Stichting Zeeschelp en Deltares in opdracht van Rijkswaterstaat (2010), dat uitloging voor breuksteen en staalslakken vergelijkbaar zijn en ruim binnen de voorgeschreven maximale emissiewaarden vallen (Bijlage IV). Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

36 Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

37 8 Conclusies Op basis van de uitgevoerde expertbeoordelingen, volumeanalyses en hydraulische modelsimulaties zijn de volgende conclusies geformuleerd: Het verhogen van de Veersedijk heeft naar verwachting geen merkbare hydraulische en morfologische effecten; Het versterken van de overige dijkvakken is hydraulisch (en dus ook morfologisch) irrelevant; De erosiegeul heeft zich in de loop van de jaren ontwikkeld. Een volumeanalyse heeft uitgewezen dat over de lengte van de erosiegeul tussen 1997 en 2013 circa m 3 bodemerosie heeft plaatsgevonden. In dezelfde tijd heeft ook een profielvernauwing van m 3 plaatsgevonden door aanzanding van de binnenbocht, de kribvakken en vermoedelijke onderhoudswerken aan de kribkoppen (1998). Dit resulteert in een netto profielverruiming van slechts m 3 (AO = autonome ontwikkeling van 1997 tot 2013). De hieruit resulterende daling van de maatgevende hoogwaterstand is slechts 2,4 mm; Een opvulling van de erosiegeul, aangevuld met een bodembescherming, kan daarom niet anders dan leiden tot een profielvernauwing ten opzichte van 1997, het referentiejaar voor de hydraulische beoordeling. Deze bedraagt bij het gepresenteerde Projectontwerp m 3 met een verhoging van de MHW-stand van 5,2 mm tot gevolg. Binnen de projectcontour en ontwerpspecificatie van de opdracht zijn er weinig tot geen mogelijkheden tot verdere optimalisatie. Er zijn twee potentiële morfologische effecten geïdentificeerd: o Verhoogde stroomsnelheden kunnen (bekeken in stroomafwaartse richting) rechts van de erosiegeul, dus in de rivieras en de binnenbocht, voor een bodemdaling zorgen. Een dergelijk effect is geenszins bedreigend, en mogelijk zelfs gunstig voor de scheepvaart en toekomstige MHW-standen. Het betekent feitelijk een correctie in de richting van de oude situatie; o Benedenstroomse erosie zal niet direct stroomafwaarts van de bodembescherming optreden omdat daar sprake lijkt te zijn van een harde laag. Verder benedenstrooms kan dit echter wel het geval zijn. Nu zal het bovenbeschreven effect hierbij weer mitigerend werken, omdat er aanbod van sediment blijft bestaan. Op termijn stelt zich een evenwicht in, waarbij er over de gehele lengte van het gebied weer sprake is van continuïteit in het sedimenttransport en hoeven geen grootschalige morfologische effecten op de schaal van de gehele rivier te worden verwacht. Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

38 Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

39 9 Literatuur Benoît Camenen, Magnus Larson and Atilla Bayram, Equivalent roughness height for plane bed, under oscillatory flow, November 20, 2008 CIRIA; CUR; CETMEF, 2007: The Rock Manual. The use of rock in hydraulic engineering (2nd edition), Publisher C683, CIRIA, London De Vries & Van de Wiel, 2014a: Dijkversterking Schoonhovenseveer-Langerak (SLA), Projectplan versie 0.1, Principeprofielen, Blad 4 van 4, 10 januari 2014, Identificatiecode WGN-AO-DWP-001, Projectnummer RM001855, in opdracht van Waterschap Rivierenland De Vries & Van de Wiel, 2014b: Aanvulling en afdekking ontgrondingskuil, A1 schaal 1:1250, 26 juni 2014, SUR-5141-TOW-a, opdrachtgever: Waterschap Rivierenland Hoffmans G, 2012: The Influence of Turbulence on Soil Erosion, Eburon Imares Wageningen, Stichting Zeeschelp en Deltares: T1 monitoring vooroeververdediging Oosterschelde en Westerschelde, 2010, opdrachtgever: Rijkswaterstaat Michels C.H., 2014: Rapportage Baseline en WAQUA Schoonhovense veer Langerak', 28 juli 2014, ACIMA RWS-WVL, 2014: Rivierkundig Beoordelingskader voor ingrepen in de Grote Rivieren, Versie 3.0, 1 januari 2014, Rijkswaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving m.m.v. RWS Water, Verkeer en Leefomgeving, RWS Oost-Nederland, RWS Zuid-Nederland, RWS West-Nederland Zuid, Projectorganisaties Ruimte voor de Rivier en Maaswerken Sieben A, 2014: Korte notitie morfologie Lek km 967, 18 maart 2014, Rijkswaterstaat Water, Verkeer en Leefomgeving (RWS-WVL) UU, 2011: Erodibiliteit en de kans op het ontstaan van zettingsvloeiing als maat voor de stabiliteit van oevers, onderwatertaluds en rivierbodem van de Lek, Universiteit Utrecht WiBo, 2013: Dijkversterking Schoonhovenseveer Langerak Eindrapportage variantenverkenning, TL224-14/zeir/029 definitief 02 d.d. 22 juli 2013, Witteveen+Bos Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

40 Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /38

41 Colofon Opdrachtgever De Vries & Van de Wiel bv Uitgave Movares Nederland B.V. Daalseplein 100 Postbus GW Utrecht Telefoon Projectnummer RM , Movares Nederland B.V. Alle rechten voorbehouden. Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch, door fotokopieën, opnamen, of enige andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van Movares Nederland B.V. Rivierkunde D81-PVE-KA / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus /1

42

43 Bijlage I Rivierkundig beoordelingskader 3.0 Pagina s 11 en 12 (bron: RWS WVL, ) Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus 2014 i

44

45 Bijlage II Mediane korreldiameter Rijn Maasmonding Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus 2014 i

46

47 Bijlage III Maximale emissie- en samenstellingswaarden Parameter antimoon (Sb) Tabel 1. Maximale emissiewaarden anorganische parameters Vormgegeven (E 64d in mg/m 2 ) (mg/kg d.s.) 8,7 0,16 0,7 arseen (As) 260 0,9 2 barium (Ba) cadmium (Cd) chroom (Cr) ,8 0,04 0, ,63 7 kobalt (Co) 60 0,54 2,4 koper (Cu) 98 0,9 10 kwik (Hg) 1,4 0,02 0,08 lood (Pb) 400 2,3 8,3 molybdeen (Mo) nikkel (Ni) 81 0,44 2,1 seleen (Se) 4,8 0,15 3 tin (Sn) 50 0,4 2,3 vanadium (V) , zink (Zn) 800 4,5 14 bromide (Br) chloride (Cl) , fluoride (F) sulfaat (SO 4 ) , Nietvormgegeven IBCbouwstoffen (mg/kg d.s.) 1 In afwijking van de in tabel 1 opgenomen maximale emissiewaarden geldt bij toepassing van bouwstoffen in grote oppervlaktewaterlichamen als bedoeld in bijlage O bij deze regeling een maximale waarde voor vanadium van 460 mg/m 2 (vormgegeven) en 4,6 mg/kg droge stof (niet-vormgegeven), en voor chloride van 1070 mg/kg droge stof (niet-vormgegeven). 2 In afwijking van de in tabel 1 opgenomen maximale emissiewaarden, gelden bij de toepassing van bouwstoffen op plaatsen waar een direct contact (mogelijk) is met zeewater of brak water met van nature een chloride-gehalte van meer dan mg/l: a) geen maximale emissiewaarden voor chloride en bromide, en b) de in de tabel opgenomen maximale emissiewaarden voor fluoride en sulfaat vermenigvuldigd met een factor 4. 3 Voor een periode als opgenomen in artikel , tweede lid, geldt een maximale emissiewaarde van mg/kg d.s. Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus 2014 i

48 Tabel 2. Maximale samenstellingswaarden organische parameters Parameter maximale waarde (mg/kg d.s.) Aromatische stoffen benzeen 1 1 ethylbenzeen 1,25 1 tolueen 1,25 1 xylenen (som) 1,25 1, 7 fenol 1,25 2 Polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK s) naftaleen 5 3 fenantreen 20 3 antraceen 10 3 fluoranteen 35 3 chryseen 10 3 benzo(a)antraceen 40 3 benzo(a)pyreen 10 3 benzo(k)fluoranteen 40 3 indeno (1,2,3cd) pyreen 40 3 benzo(ghi)peryleen 40 3 PAK s (som) 50 4, 7 Overige parameters PCB s (som) 0,5 7 minerale olie asbest deze maximale samenstellingswaarden gelden niet voor polymeerbeton voor een periode als opgenomen in artikel , derde lid, of voor bitumenproducten*1. 2 voor vormzand geldt een maximale waarde van 3,75 mg/kg droge stof. 3 deze maximale samenstellingswaarden gelden niet voor bitumenproducten*1, asfaltproducten*2 en granulaten*3. 4 voor bitumenproducten*1 en asfaltproducten*2 geldt een maximale samenstellingswaarde van 75 mg/kg d.s. voor PAK s (som). 5 deze maximale samenstellingswaarde geldt niet voor rubberproducten*4, toegepast op of onder kunstgrasvelden, bitumenproducten*1 en asfaltproducten*2. Voor granulaten*3 en vormzand geldt een maximale waarde van mg/kg droge stof. 6 Gewogen norm (concentratie serpentijn asbest + 10 x concentratie amfibool asbest). Deze eis bedraagt 0 mg/kg d.s. indien niet is voldaan aan artikel 2, onder b, van het Productenbesluit Asbest. 7 de definitie van de somparameters wordt gegeven in bijlage N. *1 onder bitumenproducten wordt verstaan: bitumen dakbedekkings- en afdichtingsmaterialen, vormgegeven bouwstoffen met een bitumen coating, en Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus 2014 ii

49 secundair bitumengranulaat dat zodanig is toegepast dat in de eindtoepassing een functionele constructie van samenhangend bitumengranulaat ontstaat; *2 onder asfaltproducten wordt verstaan: asfalt, asfaltbeton, asfaltgranulaat en civieltechnisch functionele mengsels met asfaltgranulaat; *3 onder granulaten wordt verstaan: menggranulaat, hydraulisch menggranulaat, betongranulaat, metselwerkgranulaat brekerzeefzand en recyclingbrekerzand. *4 onder rubberproducten wordt verstaan: rubbergranulaat van personen- en bedrijfsautobanden (SBR-rubber), rubbergranulaat op basis van thermoplastischelastomeren (TPE) en rubbergranulaat op basis van elastomeren (EPDM) en functionele mengsels met rubbergranulaat; Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus 2014 iii

50

51 Bijlage IV Uitlogingsgegevens breuksteen vs. staalslakken Onderzoek uitgevoerd door: Imares Wageningen, Stichting Zeeschelp en Deltares (2010) Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus 2014 i

52 Rivierkunde D81-PVE-KA / Proj.nr. RM / Vrijgegeven / Versie 3.0 / 29 augustus 2014 ii