SLIBHUISHOUI SCHELDE ESTUARIUM

Transcriptie

1 SLIBHUISHOUI Rijkswaterstaat Rijksinstituut voor Kust en Zee/RIKZ Bibliotheek (Middelburg) VAN HET SCHELDE ESTUARIUM S.Wartel & G.T.M, van Eek Koninklijk Belgisch Instituut voor Natuurwetenschappen Vautierstraat 29, B-1000 Brussel Rijksinstituut der Kust en Zee Postbus 8039, NL-4330-EA Middelburg December 2000

2 DEEL 1: INHOUDSOPGAVE INHOUDSOPGAVE 1. INLEIDING Algemeen Het estuarium van de Schelde Wut is Slib? 5 2. HET GEOLOGISCH SUBSTRATUM VAN HET SCHELDE ESTUARIUM 9 3. HET LOS SLIB EN BODEMSLIB IN HET SCHELDE ESTUARIUM Algemeen - Fysische eigenschappen Vlokvonning // 3.2 Anorganische bestanddelen Organische bestanddelen, HET SUSPENSIESEDIMENT IN HET SCHELDE-ESTUARIUM De uniforme suspensie De gelaagde suspensie SLIBHUISHOUÜING 16 5./ Inleiding Het fluvio-mariene evenwicht Energieverdeling en troebelheidsmaxinutm De accumulatiesnelheid op de slikken Slibbakms Modellen van het slibtranport SLIB ALS DRAOER VAN VERONTREINIGINGEN, HABITAT, VOEDSEL Slib als drager van verontreinigingen Slib als voedsel en als habitat TOEKOMSTIGE ONTWIKKELINGEN VAN DE SLIBHUISHOUDING CONCLUSIES EN AANBEVELINGEN VOOR MONITOMNG EN ONDERZOEK BIJLAGEN 31 Bijlage Karakteristieken van het Schelde estuarium 31 Bijlage 2.a - Noord-zuid georiënteerde geologische doorsnede (Paepe, I9xx) 32 Bijlage 2.b - Diepteligg'wg van de top van de Klei van Boom ij Bijlage 3. La - Bodemkaart van de Westerschelde opgesteld door McLaren, Bijlage 3.1.b - Bodemkaart van de Beneden Zeeschelde opgesteld door Wartel et al., Bijlage 3.2.a - Mineralogische samenstelling van het slib 36 Bijlage 3.2.b - Kleimineralen in de Beneden Zeeschelde (Duurte. 1991); Ui Bijlage 4 - Ontstaan van een gelaagde suspensie 37 Bijlage 5.2.a - Mathematische benadering van het Energiemodel van Dalrymple 38 Bijlage 5.2.b - De "Dampierre Kaart" ~ kopie door L Van Thuynen Bijlage Het fluvio-mariene evenwicht. Metingen uitgevoerd in 1993 en 199S 41 Bijlage 5.6 -Accumulatiesnelheid 42 BIBLIOGRAFIE ALGEMEEN HISTORISCHE EN GEOLOGISCHE INFORMATIE GEOMORFOLOGIE EN FYSISCHE EIGENSCHAPPEN VAN SLIB MINERALOGISCHE EIGENSCHAPPEN VAN SLIB GEOCHEMISCHE EIGENSCHAPPEN VAN SLIB VLOKVORMING SLIBTRANSPORTENFLUVIO-MARIEN EVENWICHT SLIBBALANSEN AANVERWANTE ONDERWERPEN BLOLOGISICHE, ECOLOGISCHE EN SOCIALE ASPECTEN VAN SLIB SL1BAFZETTINGEN INGENIEURSSTUDIES IN VERBAND MET SUB MODELERING VAN SLIBTRANSPORT 65 page 1 of 66

3 DEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCHELDEESTUARIUM 1. Inleiding 1.1 Algemeen In alle estuaria ter wereld treft men zeer fijne afzettingen aan die onder de algemene noemer "slib" gecatalogeerd worden. De aanwezigheid van dit slib heeft voor- en nadelen. De voornaamste nadelen zijn genoegzaam gekend; veroorzaakt een snelle aanslibbing met hinder voor de scheepvaart, levert een bijdrage tot de verontreiniging van het milieu. Voordelen zijn een hoge voedingswaarde en een uitgelezen substraat voor een belangrijk deel van de levende wereld in het estuarium en dus vrijwel onmisbaar voor het ganse estuariene ecosysteem. Vergeleken met de kustlijn vormen estuaria een zeer sterk gevarieerd biotoop wat tot uiting komt in de fauna en flora die men er aantreft. Zowel afzetting als transport van slib spelen hierin een uitermate belangrijke rol. De vegetatie om maar een voorbeeld te noemen is zeer sterk afhankelijk van de aard van het bodemsediment. Een belangrijk deel van de fauna is op zijn beurt afhankelijk van de vegetatie of ook rechtsireeks van aard van het bodemsediment. Naast de natuurlijke erosie en sedimentatie van slib wordt het Schelde estuarium gekenmerkt door een aanzienlijke menselijke bijdrage in de slibverplaatsing. Omvangrijke bagger- en stortactivileiten zijn nodig om de vaarweg naar Antwerpen en de Nederlandse havens op diepte te houden. Zo betekent bijvoorbeeld het onderhoudswerk van de vaargeul een sedimentverplaatsing van bij benadering 12 tot!4 miljoen m 3 per jaar. Deze vindt met name plaats op de zogenaamde drempels in het estuarium en betreft vrijwel uitsluitend zand (in de Westerschei de') of slibhoudend zand (in de Beneden Zeeschelde 2 ). De laatste jaren wordt eveneens een zeer belangrijke hoeveelheid slib uit de toegangsgeul tot de Kallosluis verwijderd en gestort in 1 De Westcrschelde vormt het "beneden estuarium" en rciki van do monding tot aan de Behsch- Nederlandse grens. Het is onderscheiden van de hogere csiauricne delen door de aanwezigheid van een complex systeem van geulen, naast vloed- en ehschami en zanclplaten. " De Beneden Zeescheldc vormt het "midden estuarium" en gaal van Belgisch-Nederlandse grens tot aan Schelle, monding van de Rupel. Er komen sleehls enkele kleine wandplaten in voor. Ook vlood- en ehseharen /.ijn niet erg ontwikkeld. De Boven Zeeschelde ol' "hoven estuarium" gaat van Schelle tot Genl. Dit deel heeft de morfologie van een meanderende rivier, er komen geen zandplalen of scharen in voor. page 2 ol 66

4 DEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCHELPEESTUAIUUM onderwatercellen in de havendokken op de linker-scheldeoever. Daarnaast wordt er jaarlijks in de Nederlandse havens ongeveer 4 miljoen m 3 sediment weggebaggerd. Dit materiaal heeft een slibgehalte van meer dan 50% en wordt teruggestort in de Westerschelde. Daarnaast wordt maximaal nog 2.5 miljoen m 3 zand verwijderd als zandwinning. Het (onderhouds)baggerwerk en de zandwinning veroorzaken dus ook nog een aantal (minder belangrijke) ruimtelijke gradiënten. Belangrijk bij dit alles is te beseffen dat estuariene processen op lange termijn het gevolg zijn van onder meer veranderingen in het zeepeil maar op korte termijn onmiddellijk beïnvloed worden door het bovendebiel (en speciaal voor het Schelde estaurium dus door de neerslag), door hel getij, en door de golfwerking. Een onmiddellijk gevolg hiervan is dal zeer snelle veranderingen in de morfologie en de slibhuishouding zullen optreden. Iedere waarneming is slechts een momentopname van een zeer ingewikkeld proces. 1.2 Het estuarium van de Schelde Vanuit zee bekeken reikt het estuarium van de Schelde vanaf de monding (Vlissingen) tot Schelle waarna het zich verder uitstrekt over de Schelde (lot Gent) met inbegrip van de Dunne en over de Rupel waar het verder opsplitst over de Dij Ie (tot Haacht), de Kleine Nete (tot Grobbendonk), de Grote Nete (tot Itegem) en de Zenne (tot Eppegem). Een overzicht van de voornaamste kenmerken van het Schelde estuarium is te vinden in bijlage 1.2.' Op de Schelde, de Du mie en de Dender wordt het getij op voornoemde plaatsen kunstmatig tegengehouden. Het Schelde estuarium is een overwegend goed gemengd kusrvlakte-c.stuarium dal duidelijk de sporen vertoont van menselijk ingrijpen (indijking, verdieping) o.m. merkbaar aan het toenemend tijamplitude. Dit heeft een effect op de slibhuishouding want het binnendringende tij veroorzaakt een vertraging in de uitstroom van zoet water waardoor het rivierwater een verblijftijd van ongeveer 3 maanden in het estuarium heeft. De nummering van de hijlagen is de/clicle als liet hoofdstuk waarop ze betrekking hebben, page 3 of 66

5 DEEL 2: HUISHOUDING SUB SCHELDEESTUARIUM De verblijftijd van slib is veel langer omdat het voortdurend bezinkt en weer opwervelt onder invioed van de turbulente waterstroming. De verblijftijd van slib dat niet definitief achterblijft op de schorren wordt geschat op 10 jaar (van Matdegem, 1993). In het estuarium komen lateraal diverse morfologische eenheden met verschillende slibgehaltes voor (tabel I) namelijk: de (vaar)geulbodem, de (zand)platen, de slikken, de schorren, de ondiepwater gebieden (vloed- en ebscharen), en de (kunstmatige) havens. Moiioecnhcid Geulen Platen Slikken Schorren Ondiepwater gebieden Havens Westerschcldc Totaal Beneden Zeeschekle Boven Zeeschekle Tabel 1: Geschatte procentuele hoeveelheid resuspencleerbaar.slib in diverse morfologische eenheden In de Westerschelde bestaan de geulen en platen voor ruim 90% uit zand. Bodemslib komt er vooral voor langs de randen in slikken, schorren en havens. In havens kan het slibgehalte van de bodem oplopen tot 75%. Schorren zijn plaatsen waar een semipermanente opslag van slib plaats vindt. Zij onttrekken dan ook belangrijke hoevelheden slib aan de rivier. Het relatief grote aandeel van slib in de schorren van de Westerschelde is voornamelijk toe te schrijven aan het Verdronken Land Van Saeftinge dat een oppervlakte beslaat van ongeveer 3500 ha. Opvallend is de relatief grote hoeveelheid slib die aanwezig is in de geul van de Beneden Zeeschelde. Dit hangt samen met de aanwezigheid van een troebelheidsmaximum in dit gedeelte van het estuarium. Ook, en dit vooral in de Westerschelde en in de Boven-Zeeschelde 4, de reductie van het schorreoppervlak ingevolge de inpoldering kan hierin een rol spelen. Naast slib komt in de geul van de Beneden Zeeschelde een variëteit aan sedimenten voor gaande van zand tot zandhoudend slib. Op de slikken bestaat er meestal een gradiënt van matig fijn zand nabij de laagwaterlijn tot los slib aan de schorrerand. In de toegangsgeulen tot de j 0 > 0 ) 4 Met Boven-Zeeschelde wordt het gedeelte van Zeeschelde opwaarts van de Beneden-Zeescheldc bedoeld. page 4 of 66

6 DEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCHELDEESTUARIUM zeesluizen naar de havens is de bodem bedekt met komt een laag los slib. Deze laag is meerdere meters dik in de toegangsgeul tot de Kallosluis. Ze is minder dik en het slib is meer geconsolideerd in de andere toegangsgeulen. Over de sedimenten in het boven estuarium zijn weinig gegevens voorhanden. Bodemslib is er in de Boven-Zeeschelde op de schorren en de voomevers en bovendien in de riviergeul opwaarts Melle. 1.3 Wat is Slib? Slib in de rivierbodem en in de waterkolom is de naam voor een zeer complexe waterige suspensie van diverse soorten organische stof en anorganische verbindingen met een breed skala aan afmetingen gaande van ruwweg colloïclaal organisch materiaal tot siltkorrels met een maximum doormeier van 63 Ltm. Grover materiaal kan voor enkele procenten aanwezig zijn. In de waterkolom spreekt men van troebelheid (of suspensie, gesuspendeed materiaal, zwevend materiaal, parliculair materiaal of seston). In de rivierbodem spreekt men van slib, los slib of bodemslib. 1.3.J Een historisch overzicht In 1942 al geven Jean Bourcart en Claude Francis-Bceuf een preciese omschrijving waarin reeds alle basiselementen voor een goede en bruikbare definitie verval zijn en waarin een onderscheid wordt gemaakt tussen "slib" en "klei": "Toutes les vases (estuaires, étangs, mares, bras morts, ets.) n'étuient pus des argiles au sens minéralogique et cliimique. Elles sont consütuées par un squelette minéral pulvérulent et un Hanf analogue a ('humus des sols cultivahles, associé a des gels de f er (hydroxides ou sulfures). Une microfaune et une microflore sont jointes a ce complexe (diatomées, jlagellés, bactéries, ets.) et des resten d'unimaux planctonique". Er wordt dus al bewust onderscheid gemaakt 5 tussen: (1) een basisskelet dat uit fijn poederig mineralen beslaat (niet alleen kleimineralen) (2) organisch materiaal dat het " In bijlage 1.3 wordt de complexiteit van slib gcilluslreerd met enkele electronenmiixoscoop 1'otos van het slib uil de lucgangsgeulcn tol sluizen (Foto's: Margaret Chen, 2000) page 5 of 66

7 DEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCH ELPEESTUA1UUM bindmiddel uitmaakt, (3) colloïdale bestanddelen (hydroxiden en sulfiden) die eveneens tot het bindmiddel behoren, (4) microorganismen en tenslotte (5) resten van planktonische dieren. Zowel het pseudo-visceuze, plastische karakter van slib als het feit dat water er een belangrijk element van is wordt reeds in 1942 erkend door Sverdrup et al.f Mud is a f luid to plastic mixture of fine ly divided silt partides and water). In 1953 legt P. Santema een duidelijk verband tussen slib en dat gedeelte van het gesuspendeerde materiaal dat in samenstelling gelijk blijft over de ganse waterdiepte, de "uniforme suspensie", in tegenstelling tot de "gelaagde suspensie" waarin sterke verschillen in samenstelling voorkomen als gevolg van de opwerveling van bodemsediment. In 1974 verwijst Gourlez, naast de reeds eerder vermelde visceuze eigenschappen, ook naar de hoge troebelheid (100 tot 200 g/l) waarmee hij slib onrechtstreeks als een suspensie beschrijft. Hij gebruikt ook een nieuwe naam die eerder reeds op het congres van Bordeaux (1972) was voorgesteld. '7/ existe dans Ie chenal de navigation de la Gironde une formation sedimentaire appelée "crème de vase" consistant en un depot d'une masse plastiqiie de vase, ciforte turbidité (100 a 200 g/l). La salinité ne pénètre pas clans cette formation". Een belangrijke eigenschap van de "crème de vase", in de engelstalige literatuur wordt dit "fluid mud", is het ontbreken van de uitwisseling van zeezout met het rivierwater. Hierdoor is het ontegensprekelijk een sedimentaire "afzetting" alhoewel het hoge watergehalte toelaat hel als een suspensie te omschrijven zoals bijvoorbeeld J. Wells and J.M. Coleman in 1978: "Fluid muds are suspensions with concentrations g réciter than 10 g/l. A tlüxotropic gei is referred as fluid mud or slingmud". Parker W.R. and Kirby R. (1979) brengen hierin enige verduidelijking door onderscheid te maken tussen (1) de eigenlijke suspensie (mobile suspension): bewegende sedimentdeeltjes die door de viscositeit en de turbulentie van het water gedragen worden; (2) een stationaire suspensie (stationary suspension) die fenomenen zoals page 6 of 66

8 DEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCHEL DE ESTUARIUM onder andere "fluid mud", "crème de vase", en "sling mud" omvat en bestaat uit een pseudo-visceuze plastische laag waarin de sedimentdeeltjes gedragen worden door zowel het poriënwater (suspensie) als door onderlinge contacten (sedimentaire afzetting) en tenslotte (3) slib (settled mud) waar de sediment deeltjes alleen gedragen worden door onderlinge contacten en dus een sedimentaire afzetting is. 1,3.2 Slib in het estuarium van de Schelde Slib is dus meer dan alleen maar een zeer fijn sediment. Het is materie die in beweging is en voortdurend aan verandering onderhevig. Veranderingen treden op omwille van het getij en de rivieraanvoer maar ook omwille van menselijke ingrepen. Deze laatste kunnen rechtstreeks zijn (verdiepen van de geulen of havenbouw bijvoorbeeld) of onrechtstreeks (landbouw, lozingen allerhande). Slib is ook een materie die vanuit zeer verschillend oogmerk bestudeerd wordt zodat klare afspraken over de aard en het voorkomen van deze complexe materie onmisbaar zijn. water oppervlak \ SLIB CONCENTRATIE Uniforme Suspensie water oppervlak \ SEDIMENT CONCENTRATIE secundaire lutocliene primaire lutocliene Gelaagde Suspensie Uniforme Suspensie Los Slib % Bodem Slib CohesiefBed (Wei) Gelaagde Suspensie Figuur 1: Schematische voorstelling van de verdeling Figuur 2: Schematische voorstelling van de van slib in de waterkolom en zowel in als op de verdeling van slib in de waterkolom in een bodem, in een slib- of kleirijke omgeving. zandrijke omgeving. Voor het slib dat zich in suspensie bevindt wordt onderscheid gemaakt tussen een uniforme suspensie (ook troebelheid genoemd) welke redelijke homogeen is zowel in concentratie als in samenstelling en een gelaagde suspensie die sterk in concentratie en in korrelgrootte toeneemt naar de bodem toe. page 7 of 66

9 PEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCHELDEESTUARIUM In het gedrag en de evolutie van de troebelheid zijn verschillende tijdschalen ie onderscheiden: het dagelijkse getij, de veertiendaagse springtij - doodtij cyclus, de jaarlijkse seizoenen en meerjarige trends bv de maancyclus). Bij de kentering tussen eb en vloed {of omgekeerd) neemt de stroomsnelheid op een punt in het estuarium af en sedimenteert zwevend materiaal uit de waterkolom op de bodem waarbij een dun laagje gevormd wordt. Bij vloed (of eb) neemt de stroomsnelheid weer toe en wordt het materiaal vanaf en uit de bodem opgewerveld. Dit materiaal verplaatst zich over de waterkolom. Onder invloed van de zwaartekracht ontstaat zo een verticale gradiënt met de hoogste troebelheid nabij de bodem en de laagste bovenin de waterkolom. Gemiddeld over een getij geeft dit op een locatie verschillen in troebelheid over de verticaal van een factor 2 tot 5. Gedurende de veertiendaagse -springtij-doodtij cyclus neemt de kracht van de vloedstroom toe tijdens springtij en af tijdens doodtij. Hierdoor wordt minder materiaal in de waterkolom gebracht. Dit veroorzaakt verschillen in troebelheid in de waterkolom gedurende een doodtij en springtij cyclus van een factor 2. In de zomermaanden leggen organismen een deel van het slib vast dat dan in de bodem van slikken, platen en luwte gebieden opgeslagen wordt. Dit deel bevindt zich in de winter in de waterkolom. Dit veroorzaakt verschillen in troebelheid over de seizoenen van ook een factor 2. De uniforme suspensie komt voor in de bovenste wateringen en is materie die slechts tot bezinking komt op de hoger gelegen.slikken en op de.schorren. Ze bepaalt het doorzicht. Het gemiddelde doorzicht in hel westelijk deel van de Westerschelde is 50 tot 100 cm. In de Beneden Zeeschelde is het doorzicht veel kleiner. De gelaagde suspensie komt voor in de onderste water lagen en bestaat uit materie die bij hoge turbulentie opwervelt en weer snel bezinkt van zodra de kracht van de turbulente stroming afneemt. Deze turbulentie wordt bevorderd door het systeem van geulen, vloed- en ebscharen in het beneden estuarium. Zowel de sediment concentratie als de korrelgrootte van de gelaagde suspensie nemen snel toe met de diepte, page 8 of 66

10 DEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCHELDEESTUARIUM Los slib {statkmary mud) ontstaat uit gesuspendeerd materiaal na afzetting en verdichting door waterver]ies (Parker & Kirby, 1979 en Mehta, 1989). Het is een overgangsfase tussen een suspensie van sediment in water (met sedimentconcentraties die kunnen oplopen tot enkele gram per liter) en een met water verzadigde sedimenlafzetting (met een sedimentconcentraties die van 10 g/l kunnen oplopen tot meerdere honderden gram per liter (Gouiiez, 1974)). ïn zijn meest verdunde vorm wordt het los slib ook als vloeibaar slib aangeduid ifluid mud). Los slib heeft ongeveer dezelfde samenstelling, als het gesuspendeeerd materiaal waaruit het is afgezet. In het estuarium van de Schelde voldoet het los slib uit de toegangsgeulen tot de zeesluizen aan deze voorwaarde en wordt daarom voorgesteld als referentie voor los slib in de gehele Zeescheldebekken (Francken et al., 2000). Bodemslib {settled mud) is een meer zandig slib dat op de rivierbodem aangetroffen wordt. In het Schelde estuarium bevat het bodemslib een kwart meer zand dan het los slib. Plel hogere zandgehalte is een gevolg van de aanrijking aan zand dat afgezet werd vanuit een gelaagde suspensie. De meest opvallende eigenschap van bodemslib is een hoog watergehalte en een uitgesproken cohesiviteit en de daarmee verbonden viseositeit (Faas, 1979, 1980 en Faas et al., 1989). Pas daarna valt de fijnkorreligheid op. Figuren 1 en 2 verduidelijken de verschillende vormen van.slib zoals ze voorkomen respectievelijk in een sik en kleirijke omgeving en op. In de volgende hoofdstukken wordt dieper ingegaan op de diverse vormen van slib, te beginnen met het geologisch substratum dat als bron voor slib in aanmerking kan komen. 2. Het geologisch substratum van het Schelde estuarium De ondergrond of het geologische substratum waarin de Beneden Zeeschekie en de Westerschelde zich hebben ingesneden bestaat uit Tertiaire (Oligoceen tot Plioceen) en Kwartaire kleien, kleihoudende zanden en zanden (zie bijlage 2.a). Zij worden overdekt met een meerdere meters dikke Holocene veenlaag waarop zich de zanden en kleien van het Duinkerkiaan (Holoceen, Kwartair) bevinden. Deze laatste werden afgezet tijdens de page 9 of 66

11 DEEL 2; HUISHOUDING SLIB SCHELDEESTUARIUM overstromingsfasen van de laatste tweeduizend jaar. Tussen Rupelmonde en Hoboken snijdt de Schelde doorheen de cuesta van de zeer cohesieve klei van Boom (Oligoceen, zie bijlage 2.b) (Waitel, 1978, Wartel, 1980; Wartel et al., 1983). 3. Het los slib en bodemslib in het Schelde estuarium 3.1 Algemeen - Fysische eigenschappen Slib in het algemeen maakt volgens McLaren (1994, zie bijlage 3.1.a) minder dan 6 % uit van het totale bodemsedimenl in de Westerschefde. Het is echter niet uit te sluiten dat op veel plaatsen de bodem bedekt is met een zeer dunne laag los slib die niet waargenomen werd met de gebruikte bemonsteringsmethoden. Het bodemslib van de Beneden Zeeschelde is meer een zandhoudend slib. Het komt vooral voor in de binnenbochten (zie bijlage 3.1.b). In de buitenbochten treedt meestal erosie op dikwijls tot op het slibstratum. Op die plaatsen wordt weinig of geen recent sediment aangetroffen. Los slib wordt hoofdzakelijk aangetroffen in de (veer)havens van Westerschelde en in de toegangsgeulen tot de zeesluizen, vooral in die naar de Kallosluis. Hel komt ook voor op de slikken tegen de schorrerand aan en achter de kunstmatige oeverbescherming die voorde schorren aangelegd werd. In de rivier is los slib slechts sporadisch aangetroffen Bij de opname van de laatste bodemkaart in 1998 (bijlage 3.1.b) werd in de bovenste meter ruim 11 miljoen ton slib (los slib + bodemslib) opgemeten. Ongeveer 25 % daarvan komt voor in de toegangsgeulen tot de zecsluizen waarvan: 17% in de toegangsgeul tot de Kallosluis, 5% in de toegangsgeul tot het sluizencomplex van Zandvliet en 3% in de toegangsgeulen tot de overige sluizen. Gemiddeld genomen is er tussen 0.46 en 0.68 m 3 slib aanwezig is per m 2 rivierbodem (Francken et al., 2000). Sinds de vorige opname (Bastin, 1993) vond een verrijking aan slib plaats in de omgeving van Plaat van Boomke enerzijds en stroomopwaarts van de Belgisch- Nederlandse grens anderzijds. Vóór de aanleg van de Kallosluis was er een aanzienlijke page 10 of 66

12 PEEL 2: HUISHOUDING SUB SCHEIPEESTUARIUM aanslibbing in hel gebied tussen de punt van Melsele en Lillo (Bastin 1993). Na de aanleg van de Kallosluis is hier geen aanslibbing meer waargenomen (Francken et al., 2000). Het is mogelijk dat er een verband tussen beiden bestaat. De fijnkorreligheid van het slib wordt meestal weergegeven door het gehalte aan korrels fijner dan 63 jam (slib fractie). Voor alle duidelijkheid wordt hier eveneens de kleifractie vermeld die bestaat uit korrels kleiner dan 2 urn. In het slib van de Beneden-Zeeschelde is het gehalte aan organisch materiaal redelijk hoog. Het kalkgehaite varieert van enkele procenten tot ongeveer 20 %. De hoeveelheid kalk is minder gecorreleerd met het sedimentlype dan het organisch materiaal en daarom ook niet opgenomen in tabel 2. In de zand-, slib-, en kleifracties van tabel 2 zijn de hoeveelheden organisch materiaal en kalk niet inbegrepen. Los slib Zandfractie fim 4 Slibfractie < 63 ftm 96 Kleifractie < 2 pin 59 Organisch materiaal II Budcmslib Zand Tabel 2: Statistisch gedefinieerde bodemsedinicnlen uit de Schelde lussen Antwerpen en Zand vliet. Voor iedere korelgrootteklasse is het procentueel gemiddelde, steunend op een groot aantal analysen, weergegeven (naar: Wartel et al,, 1998). 3.2 Vlokvorming De korrelverdeling van het sediment gemeten op het laboratorium is niet de korrelverdeling zoals ze in de natuur voorkomt. Slechts een gedeelte van het zwevend materiaal bestaat immers uit de geïsoleerde deeltjes die op laboratorium gemeten worden. Een groot deel van de korrels is aaneengekit tot vlokken als gevolg van electrostatische ladingen op kleipartikels (voornamelijk smectiel en in mindere mate illiet), organische stoffen afgescheiden door microorganismen, en organische colloïdale bestanddelen. De vlokken zijn zeer broos en vallen gedeeltelijk uiteen van zodra ze bemonsterd worden. Met behulp van een benthoscamera vondt Eisma (1991) vlokgroottes vanaf 3 tot 5 jim en 80% groter dan 100 im. Latere metingen (Wartel et al., 1998 en Billiones et al., 1999) leverden vergelijkbare gegevens op. In de page 11 of 66

13 DEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCHELDEESTUARIUM Westerschelde (Ossenisse-Zanclvliet) werd een gemiddelde viokgroottc van 67 uin gemeten. De vlokgrootte ligt voor 95 % tussen 20 tot 220 urn. Stroomopwaarts van Antwerpen (Kruibeke - Kallebeek) komt een gemiddelde vlokgrootte van 71 um voor. In het zoetwatergedeelte van het estuarium tenslotte (Tielrode) werd een gemiddelde vlokgrootte van 90 pm gemeten met een spreiding lussen 19 tot 435 um, De gemiddelde vlokgrootte neemt dus stroomopwaarts toe. Eerdere metingen in april 1989 (Eisma et al., 1990) toonden reeds aan dat in de omgeving van Temse grotere vlokken voorkomen. Recente metingen (Chen, niet gepubliceerde gegevens) met de Environmental Scanning Electronenmicroscoop (ESEM) uitgevoerd op los slib in de toegangsgeulen tot de sluizen van Dendermonde en Kallo, in de werkhaven van Terneuzen en, in de toegangsgeul tot de haven van Oostende, tonen aan dat ook in het los slib de grootste vlokken voorkomen te Dendermonde. Het effect van organisch materiaal op de vlokvorming werd bestudeerd door Billiones (1998) die met behulp van beeldanalyse technieken een gemiddelde viokgroottc vondt lussen 51 en 96 um. het onderzoek van Billiones bevestigt de stelling van Berlhois (1961), Kranck (1973), Eisma et al. (1991) en Van Leussen (1994) dat niel alleen hel zoutgehalte van het water maar eveneens organische bestandden een dominante rol spelen bij de vlokvorming. Uit deze laatste vaststelling kan verondersteld worden dat de vlokvorming ook seizoenale verschillen zal vertonen. 3.2 Anorganische bestanddelen Het anorganische of minerale bestanddeel van het bodemsediment van het Schelde estuarium werd door verschillende onderzoekers bestudeerd: Baak 1936, Della Faille, 1961; Wartel, 1977, 1983, 1986; Bastin, 1974; Duarte, Een korte samenvating ervan is te vinden in bijlage 3.2.a. Het bestaat hoofdzakelijk uit kwarts en in mindere mate veldspaat (albiet en K-veldsplaat) en mica naast glauconiet en carbonaat voor. Een zeer klein gedeelte (< 59c) bestaat uit de zogenaamde zware mineralen (met een densiteit > 2.6), hoofdzakelijk amfibolen (hoornblende), epidoot en granaat. Het anorganische page 12 of" 66

14 DEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCHELDEESTUARIUM bestandeel van slib bestaat in grote mate uit kleimineraten. Waarvan het aandeel sterk toeneemt vanaf 16 (jm naarde fijnere frakties. Kleimineralen vormen naast kwarts het voornaamste bestanddeel van het zwevend materiaal. Bijlage 3.2.b geeft een korte opsomming van de verschillende aanwezige kleimineralen. Zij nemen vanaf 16 Ltm in belangrijkheid toe naarmate het sediment fijner wordt en nemen daarbij geleidelijk aan de plaats in van het kwarts dat in belangrijkheid afneemt. Er bestaat helaas geen systematische studie van de kleimineralen en de bestaande bronnen zijn niet zomaar met elkaar vergelijkbaar omdat de analyse Westerschdtle Itenalen Zuesclwkli 1 Figuur 3: Het gluuconictgchaltc in de zundfraetie tussen 250 en 125 um van liet bodemsediment. In de Beneden Zeeschelde komt tot 5 maal meer glauconiet voor. Dit komt tot uiting in de groene kleur van liet sediment. procedures niet dezelfde zijn. Nochtans kan vastgesteld worden dat in de Beneden Zeeschelde illiet relatief belangrijker is dan het smectiet. Dit laatste mineraal is dan weer belangrijker in het zwevend materiaal van de Westerschelde. Dat illiet belangrijker is in het midden estuarium werd ook in andere estuaria vastgesteld (o.m. Matthews, 1973), 11(1 Glauconiet is een kleimineraal dat vooral voorkomt in de zandfacties en nogal over het hoofd gezien wordt. Nochtans dient aangestipt dat dit mineraal een belangrijke invloed heeft op de kalionuitwisselingscapaciteit van het sediment. De glauconiet concentratie in page 13 of 66

15 DEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCHELPEESTUARIUM het bodemsetliment is merkelijk hoger in de Beneden Zeeschelde dan in de Westerschelde (figuur 3). Zowel het los slib als het bodemslib zijn rijk aan carbonaten (Wartel et al., 1986) afkomstig van skeletten van planktonische microorganismen, fijn schelpengruis, calciel, en zelden dolomiet. De hoeveelheid carbonaat is ongelijkmatig verdeeld over de verschillende korrelgroottefracties en neemt toe van de fijne zandfractie (250 tot 125 urn) zowel naar de kleifractie (< 2 urn) als naar de grovere zandfracties (> 250 pm). In hel zwevend materiaal neemt de hoeveelheid kalk stroomafwaarts toe vanaf de monding van de Rupel (Schelle). Dit komt door vermenging van kalkrijker marien slib met kalkarmer rivierslib (Warlel & Chen, 1998). In de zandfracties daarentegen is het carbonaatgehalte zeer onregelmatig verdeeld over het estuarium en vooral afhankelijk van lokale brongebieden (Wartel et al., 1983). 3.2 Organische bestanddelen. De hoeveelheid organisch materiaal in het zwevend materiaal is beduidend hoger dan in het bodemslib en verandert in functie van de wateraan voer uit het rivierbekken. De hoeveelheid organisch materiaal wordt eveneens bepaald door de bloei van het phytoplankton. In de Schelde komt er een dubbele bloei voor namelijk in de vroege lente en in de late zomer. Billiones (J998) wijst er nochtans op dat deze bloei slechts in beperkte mate verantwoordelijk is voor de hoeveelheid organisch materiaal in suspensie aangezien andere factoren eveneens een zeer belangrijke rol spelen (microorganismen, zoöplankton, plantaf val, huishoudelijke en industriële lozingen). Nochtans kon in de omgeving van Dendennonde (Appels) opgemerkl worden dat hogere Scheldedebieten gecoireleert zijn met een hogere slibaanvoer maar niet noodzakelijk met een toename aan organisch materiaal (Wartel et al. 1998; Chen et al,, 2000). Het organisch materiaal vertoont daar eerder een negatieve correlatie met het kieigehaite. Dit kan eventueel verklaard worden in de veronderstelling dat bij lage Scheldedebieten organisch materiaal vanuit de Rupel opwaarts kan migreren richting Gent. page 14 of 66

16 DEEL 2: HUISHOUDING SUB SCHELDEESTUAKIUM 4. Het suspensiesediment in het Schelde-estuarium Het zwevend slib in het Schelde estuarium bestaat uit een uniforme suspensie, die zal variëren onder invloed van een aanvoer uit de bovenlopen of door biologische factoren zoals bijvoorbeeld algenbloei, en uit een gelaagde suspensie die grote verschillen kan vertonen afhankelijk van de opwerveling van bodemsedimenten. 4.1 De uniforme suspensie De hoeveelheid zwevend materiaal op eenzelfde plaats in de Schelde is veranderlijk en afhankelijk zowel van het bovendebiet als van biologische factoren en dus erg seizoensgebonden. Ook het getij, de wind en uiteindelijk ook de bodemmorfologie en de aard van het bodemsediment spelen een belangrijke rol. De concentratie aan zwevende stoffen in de Westerschelde bedraagt lussen 15 en 40 ml per liter in de zomer en tussen 40 en 90 ml per liter in de wintermaanden. In de Beneden Zeeschelde kunnen iets hogere waarden voorkomen. Deze variaties zijn het gevolg van hydrodynamische, chemische en menselijke activiteiten (baggeren, storten, lozingen). 4.2 De gelaagde suspensie Wanneer de tij stroom en de turbulentie de energie van het stromend water doen toenemen treedt opwervelling van het bodemsediment op en stijgt de troebelheid boven de bodem met een factor 5 of meer ten opzichte van de uniforme suspensie. Hierdoor ontstaat al vlug een duidelijk waarneembare discontinuïteit of lutocliene tussen de opgewervelde suspensielaag, ook gelaagde suspensie genoemd. De gelaagde suspensie verschilt aanzienlijk naargelang de onderliggende bodem uit slib bestaat (figuur I) of uit zand (figuur 2). In het laatste geval gebeurt het bodemtransport vooral door duin vorming. De gelaagde suspensie komt hier zelden hoger dan 0.5 m van de bodem. In een omgeving met bodemslrb of los slib daarentegen reikt de gelaagde suspensie tot halverwege de waterdiepte en bij sterke stroming zelfs tot op 90% van de bodem. In de Beneden Zeeschelde kan er van uitgegaan worden dat de volledige laag los slib bij sterke stroming in suspensie gaat. page 15 of 66

17 DEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCHELDEESTUARIUM In bijlage 4 is een voorbeeld gegeven van het ontstaan van een gelaagde suspensie, zowel bij vloed als bij eb, in de omgeving van Fort De Parel. 5. Slibhuishouding 5.1 Inleiding Zoals reeds eerder vermeld is slib natuurlijk aanwezig in een estuarien ecosysteem. De hoeveelheid slib wordt bepaald door de aanvoer hetzij vanuit het rivierbekken hetzij vanuit zee. In het estuarium zal het slib zich ophopen op plaatsen waar het in evenwicht is met de heersende energie: dit wil zeggen in het troebelheidsmaximum, op de slikken en op de schorren. Veranderingen in dit evenwicht op korte termijn slaan, voor wat de Schelde betreft, op de slibaanvoer uit het rivierbekken. Deze is afhankelijk van de neerslag en verschilt van jaar tot jaar. De troebelheid wordt hierdoor beïnvloed maar er zijn geen zichtbare gevolgen voor het geheel van de slibafzettngen. Over lange termijn echter zullen de slibophogingen de evolutie van het estuarium volgen en, al naargelang de verandering van het zeepeil, zeewaarts of landwaarts opschuiven. De natuurlijke processen die de slibhuishouding van het estuarium bepalen zijn dus vooral over lange termijn uitgespreid. Polder Schor Slikke Geul ZEE LAND Figuur 4: Schematische voorstelling van de voornaamste elementen die een rol spelen in de slibhuishouding. Het evenwicht in het Schelde estuarium wordt echter ook door de mens bepaald. Zo zal bijvoorbeeld inpoldering het systeem vernauwen en de tijenergie verder landinwaarts stuwen. Een ander voorbeeld zijn de (veer)havens en de loegangsgeulen tot sluizen. Zij maken het estuarium plaatselijk wijder met een lokale daling van de energie en page 16 of 66

18 DEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCHELPEESTUARIUM slibafzetting als gevolg. Ook op chemisch vlak brengt de mens belangrijke veranderingen teweeg die de slibafzetting onrechtstreeks kunnen beïnvloeden. Zij kunnen bijvoorbeeld de vlokvorming bevorderen en zo slibafzetting veroorzaken of intensifiëren op plaatsen waar dit natuurlijk gesproken anders zou zijn. Het is hei opzet van een goede slibhuishouding om het estuariene ecosysteem zo goed mogelijk in stand te houden. Daarvoor moet men in de eerste plaats zowel de natuurlijke als de kunstmatige processen verstaan. Op basis daarvan kunnen dan de gevolgen van wijzigingen of ingrepen, zowel op korte als op lange termijn, correct worden ingeschat. In ieder punt van een estuarium bestaat het slib (zowel in suspensie als op de bodem) uit een fluviatiele, een mariene en een "lokale" component. De fluviatiele component zal afnemen naar zee toe en omgekeerd zal de mariene component afnemen naarmate men zich meer landinwaarts begeeft. De "lokale" component kan natuurlijk zijn (erosie, opwerveling) maar ook antropogeen (baggeren, storten, lozingen). Voor een goede slibhuishouding is het belangrijk de samenhang tussen deze componenten goed te kennen (figuur 4). 5.2 Het fluvio-mariene evenwicht Uit de inleiding blijkt dat estuarien slib steeds zowel een mariene als een fluviatiele component heeft. De verhouding tussen de mariene en fluviatiele component in het gesuspendeerde sediment werd meerdere malen onderzocht. Salomons & Eysink (1981) en Wartel et al. (1993, 1996) gingen uit van de koolstof isotopen samenstelling daarbij steunend op de veronderstelling dat deze samenstelling beduidend verschillend is voor fluviatiel en voor marien slib. Verlaan et al. (1998) gingen uit van de zware metalen samenstelling van het sediment. Uit deze studies blijkt, zoals te verwachten, een zeewaarlse daling van de hoeveelheid fluviatiel sediment. Tussen de metingen uitgevoerd op bodemsedimenten bestaat geen groot verschil tussen 1993 en 1996 (zie bijlage 5.4). Voor het zwevend materiaal daarentegen is stroomopwaarts van de Rupelmonding de mariene component beduidend groter in 1993 dan in de periode voor 1981 (de studie van Salomons et al. (1981) vermeldt niet wanneer de stalen genomen page 17 of 66

19 DEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCHELDEESTUAIUUM werden) en er is opnieuw een stijging waar te nemen van 1993 naar De laatste waarneming wordt ondersteund door de waargenomen daling van de hoeveelheid aangevoeld slib in dezelfde periode (figuur 5, Taverniers, 2000). Volgens deze studies bedraagt de fluviatiele component nabij de Belgisch-Nederlandse grens 60 tot 80%. De zware metalen analysen echter een zeer vergelijkbaar resultaat namelijk 40 tot 80%. Een aantal beperkingen van deze methoden zijn dat de zware metalen methode afhankelijk i.s van zowel de hoeveelheid zand in suspensie die sterk kan variëren (Wartel et al., 1998) als van de opwerveling van geologisch oudere sedimenten. De stabiele isotopen methode is afhankelijk van factoren als planktonbloei, de aanwezigheid van resten van schorre-vegetatie en eveneens van de opwerveling van bodemsedimenten. Beide methoden moeten dus steeds met enige omzichtigheid benaderd worden. 5.3 Energieverdeling en troebelheidsmaximum Slib is in ieder punt van het estuarium onderworpen aan een energietoestand die zal bepalen of er afzetting dan wel opwerveling of zelfs diepere erosie plaats vindt. Het gedrag en de grootte van het slibtransport in het Schelde-estuarium wordt beïnvloed dooreen samenspel van mariene processen, golven en getijden, en fluviatiele processen. De intensiteit van de mariene processen neemt stroomafwaarts toe, terwijl de fluviatiele processen zeewaarts in sterkte afnemen (zie bijlage 5.2.a voor de mathemathische benadering). In principe leidt zo'n systeem tot een opsplitsing van het estuarium in 3 delen (Dalrymple, Zaitiin et al. 1992): een zeewaarts gedeelte waar het netto massatransport landinwaarts is gericht, een middelste zone waar een netto convergentie van sedimenten optreedt en een derde zone, stroomopwaarts gelegen, waar door fluviatiele processen het sediment richting zee wordt gevoerd. Volgens dit model kan een netto accumulatie van het getransporteerde materiaal verwacht worden in de middelste zone omwille van de globale afname van de totale energie in dit gedeelte van het estuarium. page 18 of 66

20 DEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCHELDEESTUARIUM Af 81tmd tot Vllsfllngan (Km) Figuur 5: Dislributie van de energie over het estuarium. De totale energie (zwarte lijn) is de som van de getijde-energie (ruitjes), de gollenergie (kruisjes) en de fluviatiele-energie (vierkantjes). Het Schelde estuarium heeft door de eeuwen heen een transformatie ondergaan. Voor het boven en midden estuarium (tussen Gent en de Belgisch-Nederlandse grens) kunnen 3 consecutieve periodes onderscheiden worden: een fluviatiele periode (rivier met seizoengebonden afvoer) eindigend rond de 5e-6e eeuw, een overgangsperiode (rivier gedomineerd estuarium) tussen de 6e en 10e eeuw en een periode van tijregime (tij gedomineerd estuarium) vanaf de 10e eeuw zoals kan afgeleid worden uit de zogenaamde kaart van Dampierre die de oudst gekende kaart van het Schelde gebied is (bijlage 5.2.b.). In het huidige regime is de getijwerking belangrijker dan de wind- en de rivierenergie en reikt het gebied van gemengde energie tot ver stroomopwaarts van de Rupelmonding (km 92 in figuur 5). Redenen hiervoor kunnen, naast een toenemend tijamplitude, gevonden worden in de toegenomen inpoldering en hel aan belang winnen van de Westerschelde onder meer door het afsnijden van noordwaart.se verbinding mei de Maas. Door de veranderende stand van hemellichamen ontstaan er meerjarige cycli in het getij op aarde. Ook de zeespiegelstijging kan hier genoemd worden. In een recente studie bechrijft Taverniers (1998) de zeespiegelstijging in het estuarium van de Schelde tijdens page 19 of 66

21 PEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCHEL DE ESTUARIUM de laatste 100 jaar. Hij wijst ook op het mogelijk effect van morfologische veranderingen op de amplitude van het getij. 5.4 De accumulatiesnelheid op de slikken De accumulatiesnelheid of de gemiddelde sedimentaangroei over een periode van 50 tol 100 jaar wordt berekend op basis van het verloop in de diepte van de activiteit van het 21() Pb isotoop in het bodemsediment. Sedimenten van de schorren in de Westerschelde (Konijnenschor en Emanuelpokter, Zwolsman et al., 1930) en van de slikken tussen Tielrode en Zandvliet (Wartel et al., 1998) werden onderzocht., T 5 7 I '«4 -i 1 I Q? 1 ^ 50 «) 71) Kl) 'XI 1(H) 11(1 121) Afsund tot Vlisslngen in kin Figimc 6: Accujmilatiesnclhejd van hel.sediment op de slikken in functie van de afstand tol de monding (Vüssingen) (Wiiricl et al., 1998). De accumulatiesnelheid van het sediment varieert van 2.1 mm per jaar in de omgeving van Antwerpen tot 17 mm per jaar stroomafwaarts van de Belgisch-Nederlandse grens. De gemiddelde waarde bedraagt iets meer dan 6 mm per jaar. De gemiddelde aanslibbing op de rivierbodem, berekend worden op basis van de gegevens bekomen uit de bodemkartering (Francken et al., 2000) is veel lager en bedraagt 2 mm per jaar. De metingen tonen aan dal er stroomopwaarts een daling van de accumulatiesnelheid waar page 20 of 66

22 DEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCHELPEESTUARIUM te nemen is. (figuur 6). De resultaten bekomen door Zwolsman et a. (1993) op de schorren van de Westerschelde Opmerkelijk is wel dat er voor de gemeten periode ( ) een systematische daling van de 2i0 Pb activiteit waargenomen wordt en dit zowe! voor het bodemslib als voor het gesuspendeerd slib (bijlage 5.6). Aangezien er geen reden is om te veronderstellen dat de aanvoer van het ~' Pb isotoop uit de atmosfeer veranderd is kan de waargenomen daling alleen maar wijzen op een relatief grotere aanvoer van een sediment zonder, of alleszins met zeer lage, 2l(1 Pb activiteit. Dit betekent dat het aandeel van lokaal opgewerveld ouder, 2l() Pb arm, bodemslib belangrijker is dan het aandeel recent aangevoerd, ~ 'Pb rijk, slib. Dit kan verschillende oorzaken hebben waaronder een daling van de rechtstreekse slibaanvoer en de verwijdering van slib door baggeren (ondermeer uit de toegangsgeul tot de Kallosluis) de meest belangrijke zijn. page 2 I of 66

23 DEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCHELDEESTUARIUM 5.5 Slib ba lans Vanuit het Scheldebekken wordt jaarlijks een veranderlijke hoeveelheid slib aangevoerd. Voor de periode 1992 tot 1999 was dat ongeveer ton in periodes van lage aanvoer ( ) en meer dan ton in periodes van hoge aanvoer ( ) (Taverniers, 2000). De aanvoer uit zee bedraagt ton (van Maldegem, 1993; Vereeke, 1994). Het merendeel van dit marien slib bezinkt volgens Van Alphen (1990) echter in de Westerschelde. Een belangrijke sedimentatie van bodemslib vindt ook plaats stroomopwaarts van de Belgisch-Nederlandse grens en in de omgeving van Antwerpen (Francken et al., 2000) ?3 199S 1996 Tijd (Jaren) Figuur 6: De aanvoer van fluviatiele sediment te Schelle, uitgedrukt in ton droge stof per jaar (Taverniers, 2000) De slibhuishouding is samengevat in de slibbalans. Er zijn er inmiddels verschillende, van Maldegem (1993, voor tweede helft tachtiger jaren), Vereeke (eerste helft negentiger jaren), Salden (tweede helft negentiger jaren) en, voor de Beneden Zeeschelde, Taverniers (2000, voor de jaren 1992 tot 1999, figuur 6). page 22 of 66

24 DEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCHELDEESTUARIUM De cijfers voor de aanvoer vanuit het Scheldebekken te Schelle (Rupelmonding) lopen erg uiteen: Auteurs Wollast & Peters, 1983 Van Maldegem, 1993 Taverniers, 2000 Hoeveelheid zeewaarts getransporteerd sediment 400 tol 1000x10- ton per jaar 400x10' ion per jaar 94 lol 336x10' ion per jaar Tabel 3: Schatting van de hoeveelheid zeewaarts getransponeerd sediment. De cijfers hebhen betrekking op de tachtiger en negentiger jaren. Het is nodig er hier op te wijzen dat deze studies uitgevoerd werden in verschillende periodes gaande van de vroege tachtiger jaren tol hel einde der negentiger jaren en het dus best mogelijk is dat een globale daling van de sedimentaan voer waargenomen wordt. Ook de cijfers voor het fluviatiel sedimenttransport nabij de Belgisch-Nederlandse grens verschillen nogal: Auteurs Van Maldegem (1993) Salden (1998) Besluit Zeewaarts gerichte resultante van 300x10" ton per jaar Zeewaarts gerichte resultante van 75x10-' ton per jaar Tabel 4: Schatting van het fluviatief sedimenttransport nabij de Belgisch-Nederlandse grens. Deze uiteenlopende resultaten zijns deels te wijten aan het ontbreken van twee belangrijke gegevens, nodig om een adequate slibbalans te kunnen maken. Het betreft enerzijds het effect van de enorme slibverwijdering in de Beneden Zeeschelde op de voorraad bodemslib. Anderzijds de omvang van het transport van slib naar de havendokken en de menging van fluviatiel en marien slib in het estuarium. Het eerste wordt op dit moment onderzocht door AWZ in samenwerking met het KB IN (S. Wartel en F. Francken) en Blackdown Consultants (Reg Parker). Verder is er gestart mei het meten van de toevoer van slib naar de Antwerpse havendokken. Winterwerp (1997) stelt dat alleen al voor de Berendrecht- en de Zandvlietstuis de slibtoevoer vanuit de Schelde groter is dan ton tot ton per jaar. Winterwerp gaat echter uit van een zeer hoge sliblading in de rivier en veronderstelt eveneens dat er bij iedere versassing 100% uitwisseling is van rivierwater en dokwater. Deze vooropstellingen zijn zoniet overdreven dan toch wei aan de zeer hoge kant zodat de werkelijkheid wel de helft of page 23 of 66

25 DEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCHELDEESTUARIUM meer lager kan liggen. Verder is er met GIS een bodemkaart gemaakt van Bastin I en Bastin II (Salden, 1998). 5.7 Modellen van het slibtranport Sinds meedere jaren wordt intensief onderzoek gedaan naar de modellen van het siibtransporl zowel in Nederland als in Vlaanderen. Een literatuuropgave is te vinden in bijlage, 6. Slib als drager van verontreinigingen, habitat, voedsel. 6.1 Slib als drager van verontreinigingen De (chemische) kwaliteit van het water/slib/waterbodem in de Wcstcrschelde wordt voornamelijk bepaald door de aanvoer van de rivieren Schelde en Rupel en de industriegebieden in de regio Antwerpen, langs de Kanaalzone Terneuzen-Genl en in VHssingen-Oost. Verder zijn een aantal kanalen en polderwaterlozingen van belang. Deze zorgen voor een extra bijkomende belasting. Over de chemische kwaliteit van het slib in de waterfase en waterbodem van het traject Rtipelmonde Vlissingert is veel bekend en gepubliceerd (o.a. van Eek et al., 1993 en Zwolsman et al., 1999). De huidige waterkwaliteit van de Westerschelde is redelijk maar nog niet op alle punten goed. De kwaliteit verbetert van de Belgisch Nederlandse grens tot Vfissingen door de toenemende invloed van de zee. Het slib dat in de Westerschelde voorkomt heeft twee belangrijke bronnen, rivierslib en marien slib. Het rivierslib is verontreinigd, het mariene slib niet. Uit onderzoek blijkt dat de gehaltes aan verontreinigingen in de waterbodem en het zwevend materiaal in belangrijke mate worden bepaald door de wijze waarop rivier en marien slib zich mengen. Het relatieve deel fluviatiel en marien slib in een monster bepaalt dus de kwaliteit ervan. De menging van marien en fluviatiel slib is overigens niet hetzelfde als de menging van zoet- en zoutwater. Dit komt doordat door de estuariene circulatie marien slib stroomopwaarts wordt verplaatst. De gehaltes page 24 of' 66

26 DEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCHELDEESTUARIUM microverontreinigingen van het slib zijn de afgelopen decennia fors gedaald. De huidige kwaliteit van de waterbodem is over hel algemeen goed. Het effect van de slibverwijdering in Antwerpen op de waterbodemkwaliteit van de drempels is statistisch onderzocht door het KIWA 6. Verder is de kennis omtrent emissies en gedrag van verontreinigingen neergelegd in het waterkwaliteitsmodel voor het Schelde estuarium (Ouboter er al., 1998). 6.2 Slib als voedsel en als habitat Het onderwerp slib als voedsel en habitat staal sterk in de belangstelling. Over dit onderwerp is duidelijk veel minder bekend dan over slib als stof. Als eerste is ervan te zeggen dat onderzoek in de Noordzee laai zien dat de voedselkwaliteit van het slib "stroomafwaarts" afneemt doordat het materiaal "stroomafwaarts" gemiddeld door een steeds groter aantal maag-darmkanalen is gegaan. Dit geldt als werkhypothese ook voor de Weslerschelde. Deze zeewaarlse afname volgt eveneens uit een meer recente studie van hel opgeloste inorganische stikstof (DIN) in het poriënwater van het los slib (Chen et al., 2000). Chen et al. tonen ondermeer aan dat de concentraties in de toplaag van het los slib vrijwel dezelfde zijn als in het gesuspendeerde slib. Tijdens een hoog bovendebiet blijkl het los slib vooral als een bron voor nutriënten voor de waterkolom op te treden. Verder is de rol van slib als habitat niet geheel duidelijk. In het project MOVE kon statistisch niet worden aangetoond dat slib een factor is in hel voorkomen van bodemdieren. In zijn studie van de macrobenlhos in de Zeeschelde vond Seys (Seys J. et al., 1999) echter wel een duidelijk verband tussen het voorkomen van Oligochaeten en het sedimenttype. Het soortenspectrum van de Oligochaeten lijkt voornamelijk bepaald door het zoutgehalte. Er is echter een duidelijke gradiënt in de abundaniies met hogere aantallen in fijnere (slibrijke) sedimenten. De hoogste waarden komen voor in los slib, Dit is een belangrijke vaststelling omdat deze dieren een niet te onderschatten rol vervullen in de zuurslofhuishouding van het sediment en dus ook onrechtstreeks in de r ' Keuringsinsliluul voor Walerleidingartikelen. page 25 of 66

27 DEEL 2: HUISHOUDING SLIB SCHELDEESTUAKIUM waterkolom. Door hun mobiliteitsgedrag dragen ze ook bij tot de erodeerbaaarheid van het slib en hebben zo hun plaats in de slibhuishouding. De impact van oligochaeten op de structuur en biochemie van de sediment-water interface is aanzienlijk. De dieptes tot waar ze de bodem doorwoelen, de grote populaties die ze kunnen opbouwen en hun onafgebroken activiteit resulteren in een substantiële herwerking van de bodems waarin ze leven. Appleby & Brinkhurst (1970) toonden aan dat ze de bovenste 4-6 cm van het sediment twaalf maal per jaar volledig kunnen omwoelen, waarbij ze per etmaal hoeveelheden slib verplaatsten gelijk aan acht keer hun eigen lichaamsgewicht. Seys et al, (1999) vonden dat in de Zeeschclde deze organismen organische sedimenten aan een tempo van 1 cm per maand de bodem inslcurden en daarbij losser (en dus mogelijk gastvrijer voor bacterie-ontwikke(ing) maakten. Oligochaeten controleren bovendien de geochemische cycli in de bovenste 4 cm van de bodem en hebben een diepgaand effect op het redox-potentiaal profiel (Diaz, 1980). In een gedetailleerde studie naar de effecten van tubificiden op de fysische en chemische eigenschappen van sedimenten, konden McCall & Fishcr (1979) aantonen dat oligochaeten er een bijzonder grote impact hebben op korrel grootte-verdeling, erosie, porositcit, diffusie, penneabiliteit en zuurstofverbruik van de bodem, voornamelijk door partikels in diepere lagen op te nemen en ais (met een slijmhulsel omgeven) 'pellets' terug ofte zetten nabij de sediment-water interface. Chararpaul et al. (1978) beschreef bovendien de impact van oligochaeten op het deniirificatie proces en verschillende studies wijzen op hun rol in de 'zuivering' van sedimenten o.i.v. bioturbaüe (Giere & Pfannkuche, 1982). 7. Toekomstige ontwikkelingen van de slibhuishouding Het Schelde estuarium heeft de afgelopen decennia verschillende ingrepen als verdieping en inpolderingen ondergaan die duidelijk aantoonbare invloeden hebben gehad op het getij en zonder twijfel ook op de.slibhuhshouding van het estuarium. Ook de zijdelingse belasting van het estuarium met slib kent meerdere langjarige trends page 26 of 66