Opdrachtgever: Rijkswaterstaat. Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42

Transcriptie

1 Opdrachtgever: Rijkswaterstaat Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 PR april 2016

2

3 Opdrachtgever: Rijkswaterstaat Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 Auteurs: Bob Maaskant (HKV) Jan-Kees Bossenbroek (Antea Group) PR april 2016

4

5 April 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 Inhoud 1 Inleiding Aanleiding Overstromingsrisico Duitse en Nederlandse deel Leeswijzer Uitgangspunten Algemeen Ligging dijkring Beheerders Referentiestelsel Hydraulische randvoorwaarden Hydraulische randvoorwaarden voor situatie Hydraulische Randvoorwaarden voor situatie Strijklengte en bodemhoogte Bepaling faalkansen Gevolgen Ringdelen en breslocaties Overstromingsscenario s Evacuatie HIS-SSM Risicoberekening Scenariokansen Risicomaten Vakindeling Selectie faalmechanismen Door te rekenen faalmechanismen Uitgangspunten voor selectie van door te rekenen faalmechanismen per vak Kunstwerken Uitgangspunten selectie te analyseren kunstwerken Faalkansanalyse kunstwerken Selectie te analyseren kunstwerken Faalkansanalyse op basis van eenvoudige methode Gedetailleerde faalkansanalyse met PC-Ring Samenvoegen risicoanalyse NL-NRW Referenties Bijlage A: WAQUA Bijlage B: HIS-SSM Bijlage C: De gevolgen van overstromingen per ringdeel Bijlage D: Achtergrond vakindeling en faalmechanismeselectie HKV lijn in water PR i

6 Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 (concept) April 2016 Bijlage E: Achtergrond kunstwerken Bijlage F: Inhoudelijke achtergrond grasbekleding ii PR HKV lijn in water

7 April 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 1 Inleiding 1.1 Aanleiding In de periode is in opdracht van de Duits-Nederlandse Werkgroep Hoogwater in het kader van de samenwerking tussen de Duitse deelstaat Nordrhein-Westfalen en Nederland op het gebied van hoogwaterbescherming een risicoanalyse uitgevoerd voor de grensoverschrijdende dijkringen 42 en 48. In dit onderzoek is aan de hand van een gezamenlijk ontwikkelde methode het overstromingsrisico in de grensoverschrijdende dijkringen 42 en 48 vastgesteld, is onderzocht welke maatregelen genomen kunnen worden om het overstromingsrisico te verkleinen en is middels een beknopte kosten-batenanalyse nagegaan hoe zinvol deze maatregelen zijn. Naar aanleiding van een aantal technische en beleidsontwikkelingen op het gebied van overstromingsrisicobenadering, die hebben plaatsgevonden na afronding van de studie in 2009 zoals onder andere de studie Veiligheid Nederland in Kaart (VNK), het invoeren van een nieuwe risico-gebaseerde norm voor hoogwaterbescherming in Nederland in 2017 en nieuwe inzichten ten aanzien van de beïnvloeding van de afvoer van de Rijn door klimaatverandering en overstromingen in het stroomgebied van de Rijn, heeft de Duits-Nederlands werkgroep hoogwater op 19 mei 2014 besloten de risicoanalyse voor de grensoverschrijdende dijkringen 42 en 48 te actualiseren. (projectplan Overstromingsrisico grensoverschrijdende dijkringen Niederrhein, Rijkswaterstaat WVL) 1.2 Overstromingsrisico Duitse en Nederlandse deel Voor het Nederlandse deel van dijkring 42 is in het kader van het project VNK2 het overstromingsrisico bepaald. Hierbij is het Duitse deel van de dijkring volledig buiten beschouwing gelaten. In het nu uit te voeren project Overstromingsrisico grensoverschrijdende dijkringen Niederrhein wordt het overstromingsrisico bepaald van het Duitse deel van dijkring 42. Het eindresultaat van het project is een volledig beeld van het overstromingsrisico van dijkring 42 en bestaat uit een samenvoeging van het overstromingsrisico van het Nederlandse deel (bepaald in VNK2) en het overstromingsrisico van het Duitse deel. Dit plan van aanpak richt zich op de berekening van het overstromingsrisico van het Duitse deel. De samenvoeging met het Nederlandse deel wordt kort beschreven in hoofdstuk Leeswijzer Het navolgende plan van aanpak is opgesteld ten behoeve van de uitvoering van de risicoberekening dijkring 42 (werkpakket 3 uit projectplan). Hierin zijn de uitgangspunten voor de kans- en risicoberekening opgenomen (hoofdstuk 2), de vakindeling (Hoofdstuk 3), faalmechanismeselectie inclusief onderbouwing (hoofdstuk 4) en de te analyseren kunstwerken (hoofdstuk 5). In hoofdstuk 6 zijn de stappen voor de risicoanalyse van de gehele dijkring opgenomen. Enkele relevante notities die gedurende de eerste fase zijn geproduceerd zijn als bijlage opgenomen. Deze notities hebben enerzijds gediend als verduidelijking van de methode voor de Duitse partners en anderzijds als inhoudelijke onderbouwing van enkele keuzes. In onderstaande figuur is de samenhang tussen de verschillende onderdelen weergegeven. HKV lijn in water PR

8 Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 (concept) April 2016 Figuur 1: Overzicht 2 PR HKV lijn in water

9 April 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 2 Uitgangspunten Dit hoofdstuk geeft voor de verschillende stappen van de risicobepaling de belangrijkste uitgangspunten. 2.1 Algemeen Voor de gehele kans, gevolg en risicobepaling wordt aangesloten bij de VNK2 methodiek inclusief bijbehorende software Ligging dijkring Dijkring 42 (Ooij en Millingen) ligt aan de zuidzijde van de Rijn. De dijkring loopt van Xanten tot Nijmegen en heeft een oppervlak van 266,8 km². De primaire waterkeringen (Banndeiche) van dijkring 42 zijn in totaal circa 60 km lang, waarvan ruim 17 km waterkering in Nederland ligt en 43 km in Duitsland. Zie Figuur 2. In de risicoanalyse worden alleen de primaire waterkeringen beschouwd. Figuur 2: Primaire waterkering/banndeich dijkring Beheerders Het Nederlandse deel van dijkring 42 is in beheer bij Waterschap Rivierenland. Het Duitse deel van de dijkring is in beheer bij twee verschillende Deichverbände: DV Kleve-Landesgrenze ( DV Xanten-Kleve ( HKV lijn in water PR

10 Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 (concept) April Referentiestelsel Coördinatenstelsel PC-Ring en alle GIS-bestanden zijn geprojecteerd in het Nederlandse Rijksdriehoeks-stelsel (RD-stelsel). De Duitse delen van dijkring 42 en 48 vallen binnen het geldigheidsgebied van het RD-stelsel. Het grootste gedeelte van de Duitse gegevens is reeds geconverteerd naar het Nederlandse RD-Stelsel, maar aanvullende data dient eventueel nog geconverteerd te worden. Referentieniveau Normalnull (NN) is het referentiepunt voor hoogtemetingen in Duitsland. Duitsland neemt de zeespiegel van de Noordzee bij Amsterdam als nulpunt van de schaal en heeft het Normalnull gelijkgesteld aan het NAP (in 1879 door Pruissen). 2.2 Hydraulische randvoorwaarden Voor de bepaling van hydraulische randvoorwaarden in het project is gebruik gemaakt van WAQUA (een 2D hydraulisch model). Het gebruikte model voor het Duitse deel van de Rijn bevat de schematisatie van de Niederrhein over het traject Andernach-Pannerdensche Kop. Het model bevat alle maatregelen die langs de Niederrhein tot 2015 zijn uitgevoerd met uitzondering van de maatregel Lohrwardt (zie 2.2.2). Voor het Nederlandse deel van de Rijn wordt gebruik gemaakt van de hydraulische gegevens die in het project VNK2 gebruikt zijn. Voor meer achtergrondinformatie zie bijlage A Hydraulische randvoorwaarden voor situatie 2015 Vanwege het gebruik van PC-Ring is aangesloten bij de aanpak in VNK2. Bij VNK2 is voor de hydraulische randvoorwaarden gebruik gemaakt van de zogenoemde thermometerwaarden van 2006 (TMR2006). In deze waarden zijn gegevens en inzichten tot en met 2006 verwerkt. De TMR2006 databases die in VNK2 gebruikt zijn bevatten 9 afvoerniveaus bij Lobith: 5965, 7867, 9459, 11763, 13881, 14794, 16000, en m 3 /s, waarbij geen rekening is gehouden met Ruimte voor de Rivier. In de risicoanalyse binnen VNK2 is het effect van Ruimte voor de Rivier meegenomen door middel van een correctie op de waterstand. De gebruikte golfvorm is de standaardafvoergolf TMR2006 [Ref. x]. Voor andere afvoerniveaus dan m 3 /s is deze golf geschaald met de piekafvoer. De 9 afvoergolven bij Wesel zijn zodanig gekozen dat deze zo goed mogelijk aansluiten bij de vorm en afvoerniveau bij Lobith (Figuur 3). 4 PR HKV lijn in water

11 April 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 Figuur 3: Standaardafvoergolf Lobith uit TMR2006 bij m 3 /s, aangevuld met de in VNK2 gebruikte afvoergolven?. Langs de Niederrhein zijn om de 100 meter uitvoerlocaties gedefinieerd waarvoor een Qh-relatie is afgeleid. Figuur 4: Uitvoerlocaties. HKV lijn in water PR

12 Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 (concept) April 2016 Per uitvoerlocatie langs de dijk zijn op drie afstanden vanaf de kruin van de dijk uitvoerpunten gedefinieerd. set 1: punt op 20 m afstand van de kruin van de dijk. set 2: punt op 70 m afstand van de kruin van de dijk. set 3: punt op 150 m afstand van de kruin van de dijk. In principe worden de waterstanden van set 1 gebruikt. De waterstanden van de anderen sets zijn alleen gebruikt als de resultaten van de set 1 niet bruikbaar zijn voor de probabilistische berekening door bijvoorbeeld droogval in het hydraulische model. Uiteindelijk resulteert dit in één database met Qh-relaties per 100 meter. Figuur 5: Drie sets met uitvoerlocaties langs de dijk. Voor de werklijn (relatie afvoer-herhalingstijd) wordt gebruik gemaakt van de werklijn bij Lobith conform VNK2, zie onderstaande figuur. INVOEGEN WERKLIJN Figuur 6: Werklijn Lobith Hydraulische Randvoorwaarden voor situatie 2025 Voor de situatie 2025 is de belangrijkste maatregel, Lohrwardt (Figuur 7). De dijkteruglegging is niet in het 2015 WAQUA model meegenomen omdat de voorliggende kering momenteel nog geheel in tact is en het gebouwde inlaatwerk nog niet operationeel is. Voor de situatie 2025 moet het waterstandsverlagende effect van Lohrwardt wel worden meegenomen. Uitgangspunt is dat het waterstandsverlagende effect via PC-Ring wordt meegenomen (fout in lokale waterstand) en niet via nieuwe WAQUA berekeningen. Dat wil zeggen dat de berekende waterstanden voor 2015 worden gecorrigeerd met het verwachtte waterstandseffect van Lohrwardt (correctie alle 9 afvoergolven met dezelfde waarde). 6 PR HKV lijn in water

13 April 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 Nieuwe dijk Oude dijk Figuur 7: Maatregel Lohrwardt Strijklengte en bodemhoogte Voor alle uitvoerlocaties die om de 100 meter aanwezig zijn, zijn de strijklengte en bodemhoogtes bepaald. Uitgangspunt bij het bepalen van de strijklengte is de methodiek conform [TAW, 1985], zie onderstaande figuur. Figuur 8: Strijklengte bepaling. Voor de bodemhoogte is over de verschillende strijkraaien een gemiddelde bodemhoogte bepaald, deze informatie is afkomstig uit het WAQUA model. Zowel de bodemhoogte als de strijklengte zijn in de invoerdatabase voor PC-Ring opgenomen en daarmee dus automatisch in PC-Ring beschikbaar. 2.3 Bepaling faalkansen De berekeningen van de faalkansen van de dijkvakken en kunstwerken en de overstromingskans van het dijkringgebied worden, net als bij VNK2, uitgevoerd met behulp van het programma PC-Ring. De faalkansen worden in PC-Ring berekend per faalmechanisme, per dijkvak, per ringdeel en per dijkring. HKV lijn in water PR

14 Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 (concept) April 2016 In PC-Ring kunnen voor de volgende faalmechanismen de faalkansen worden bepaald [ref. 2]: Dijken Overloop en golfoverslag Opbarsten en piping Macrostabiliteit binnenwaarts Beschadiging bekleding en erosie dijklichaam Kunstwerken Overslag/overloop Betrouwbaarheid sluiting Onder-en achterloopsheid Sterkte en stabiliteit De faalkansen voor het faalmechanisme macrostabiliteit binnenwaarts worden met aparte procedures buiten PC-Ring berekend. Hiervoor wordt het model Bishop probabilistic random field in het programma D-Geostability gebruikt. De voor dit faalmechanisme berekende faalkansen dienen als invoer voor PC-Ring bij het berekenen van de faalkansen per vak, per ringdeel en de overstromingskans van het totale dijkringgebied. 2.4 Gevolgen Voor de gevolgen van een overstroming is binnen VNK2 gebruik gemaakt van een gevolgenmatrix per dijkring. In deze gevolgenmatrix zijn de gevolgen voor diverse breslocaties bij verschillende buitenwaterstanden opgenomen. De gevolgen van een overstroming worden bepaald door de mate waarin een dijkringgebied overstroomt en de kwetsbaarheid van de getroffen objecten of personen. In VNK2 is de wijze waarop het dijkringgebied overstroomt, berekend door middel van overstromingssimulaties waarbij onderscheid is gemaakt in verschillende breslocaties welke gekoppeld zijn aan ringdelen. Met behulp van de overstromingskenmerken (waterdiepte, stroomsnelheid en stijgsnelheid) uit de overstromingssimulaties worden de gevolgen berekend met behulp van het programma HIS-SSM, uitgedrukt in schade en slachtoffers. Omdat het overstromingspatroon en de gevolgen van een overstroming niet alleen afhankelijk zijn van de doorbraaklocatie maar ook van de belastingcondities waarbij de doorbraak plaatsvindt, zijn meerdere mogelijke overstromingsscenario s per ringdeel beschouwd. De beschouwde overstromingsscenario s zijn bepaald bij maatgevend hoogwater en bij bovenmaatgevend hoogwater (zie paragraaf 2.4.2). Zie bijlage B en C voor meer achtergrondinformatie over de bepaling van de gevolgen Ringdelen en breslocaties Een ringdeel is een deel van de dijkring waarbinnen de locatie van de bres geen significante invloed heeft op het overstromingspatroon en de optredende schade. Op basis van een gebiedsanalyse en reeds beschikbare overstromingsscenario s is een ringdeelindeling gemaakt. In de onderstaande figuur zijn de ringdelen weergegeven voor het Duitse deel van Dijkring 42. Voor het Nederlandse deel van de dijkring zijn de ringdelen overgenomen uit VNK2. 8 PR HKV lijn in water

15 April 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 Figuur 9: Ringdelen dijkring 42 (Duitse deel) Per ringdeel is één breslocatie gedefinieerd waarvoor overstromingsscenario s zijn doorgerekend, zie Figuur 10. Figuur 10: Ringdelen plus breslocaties dijkring 42 (Duitse deel) Overstromingsscenario s Per breslocatie zijn met het model Delft-FLS overstromingsscenario s doorgerekend. Het gebruikte model is toegeleverd door de provincie Gelderland, waarbij het model gebruikt is dat gemaakt is in het grensoverschrijdende project uit 2009 Risico analyse grensoverschrijdende dijkringen Niederrhein [Ref. x]. HKV lijn in water PR

16 Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 (concept) April 2016 Voor de scenario s zijn steeds twee belastingcombinaties doorgerekend, toetspeil 1 (TP) en TP+1 decimeringshoogte 2. Eventuele benedenmaatgevende scenario s zijn niet doorgerekend omdat de ervaring uit de VNK2 analyse leert dat deze scenario s niet of nauwelijks gebruikt worden. Daarom is in de basis een koppeling met minimaal TP het uitgangspunt. De bresgroei is in het model gemodelleerd als een bres die in 72 uur naar 210 meter breed groeit en de gridgrootte van het Delft-FLS model is 100 bij 100 meter. Het overzicht van het model is in onderstaande figuur weergegeven. Figuur opnemen uit vorige analyse Figuur 11: Delft-FLS modelhoogte Evacuatie Voor de Nederlandse dijkringen zijn de evacuatiefracties reeds bekend. Voor het deel van de dijkring in NRW moet dit nog worden bepaald. Deze inschatting dient nog door de Duitse partners in het project bepaald te worden HIS-SSM Voor de schade, getroffenen en slachtoffer bepaling zijn in de Duits-Nederlandse werkgroep een aantal keuzes gemaakt. Deze keuzes hebben betrekking op de basisgegevens (grondgebruik, bevolking, etc.) en de te gebruiken schadefuncties. De keuzes en motivaties zijn opgenomen in bijlage B. Dit heeft geresulteerd in twee HIS-SSM versies die gebruikt worden voor de bepaling van de schade, getroffen en slachtoffers: Versie 1: De Nederlandse versie van HIS-SSM Versie 2: De NL-D versie van HIS-SSM Ad 1. Dit is de standaard HIS-SSM versie zoals ook binnen VNK2 gehanteerd waarbij het Duitse deel van dijkring 42 is toegevoegd. Ad 2. Dit is een aangepaste HIS-SSM versie waarbij de schade-methode deels is aangepast. Deze aanpassing is tot stand gekomen in de vorige grensoverschrijdende risicoanalyse waar een gecombineerde Nederlands-Duitse methodiek is opgesteld. Aanpassingen aan HIS-SSM zijn doorgevoerd op het gebied van Landbouw, wegen en vervoermiddelen, waarbij de schadefuncties en maximale schadebedragen zijn aangepast. Uitgangspunt is dat beide versies worden toegepast bij de bepaling van schade, getroffenen en slachtoffers. 2.5 Risicoberekening Scenariokansen Een dijkringgebied kan op zeer veel manieren overstromen. De gevolgen per overstromingsscenario zijn dan ook verschillend. Hiermee moet rekening worden gehouden 1 Toetspeil is de optredende waterstand bij een overschrijdingsfrequentie van 1/1.250 per jaar. 2 De decimeringshoogte betreft de peilvariatie die behoort bij een vergroting of verkleining van de overschrijdingsfrequentie met een factor PR HKV lijn in water

17 April 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 in de risicoberekening. Er moet daarom voor elk mogelijk overstromingsscenario een kans worden uitgerekend. Deze kansen worden ook wel scenariokansen genoemd. Elke scenariokans wordt berekend op basis van de berekende faalkansen per vak. Bij de berekening van de scenariokansen spelen de ringdelen (die bestaan uit één of meer vakken) een belangrijke rol. Als een bepaald scenario optreedt bij een doorbaak in bijvoorbeeld ringdeel 1, dan is de kans op dit scenario gelijk aan de kans dat ringdeel 1 ergens faalt, terwijl alle overige ringdelen nergens falen. Voor de risicoanalyse worden alleen de enkelvoudige scenario s bepaald conform de VNK2 systematiek. Vanwege het ontlastende effect van een eventuele bres (lagere waterstanden op de rivier) wordt er geen rekening gehouden met meervoudige bresscenario s Risicomaten Het overstromingsrisico wordt berekend met de risicotool 3. Deze tool kan gebruikt worden om faalkansen te combineren met gevolgen (schade en slachtoffers). De output bestaat uit het overstromingsrisico. Input hiervoor zijn de uitkomsten van de scenariokansen met PC-Ring en de gevolgen. Met de risicotool worden de volgende risicomaten berekend: Schade in /ha; Slachtoffers per ha; Plaatsgebonden risico (PR); Lokaal individueel risico (LIR); Groepsrisico; Schadefunctie 3 Deze tool is ontwikkeld in het kader van VNK2 om eenvoudig de scenariokansen te kunnen koppelen met de gevolgen om zo het overstromingsrisico te kunnen bepalen. HKV lijn in water PR

18

19 April 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 3 Vakindeling Voor de indeling van de dijken van de dijkring in vakken is uitgegaan van harde grenzen en zachte grenzen. De harde grenzen zijn grenzen die van buitenaf zijn opgelegd, dat wil zeggen: volgend uit keuzes eerder gemaakt door de beheerder en reeds bestaande grenzen. De indeling op basis van zachte grenzen volgt uit de interpretatie van de beschikbare gegevens van de dijken door de opdrachtnemer in het kader van het project. De belangrijkste criteria op basis waarvan de vakindeling tot stand is gekomen zijn de volgende. Zie bijlage D voor meer achtergrondinformatie. Harde grenzen: type waterkering: langsconstructie/kademuur of dijk; ringdelen zoals gedefinieerd in het kader van de overstromingssommen; dijkvakken zoals gehanteerd door de beheerder (ontwerpvakken); grenzen van beheergebieden (Deichverbände). Zachte grenzen: wijziging van oriëntatie van de dijk (o.a. veranderende wind- en golfbelastingen) wijziging in geometrie van de dijk: o hoogte; o kwelweglengte; o hoogte achterland. lengte dijkvak: het kan zijn dat er in een aantal gevallen er geen reden is om een vakgrens te definiëren, waardoor er lange vakken ontstaan. Om dit te voorkomen wordt een maximale vaklengte van m gehanteerd. Figuur 12: Dijkvakindeling Duitse deel dijkring 42. De vakindeling is een belangrijk startpunt voor de overstromingskansbepaling. Dit betekent echter niet dat er later in het proces geen aanpassingen meer doorgevoerd kunnen worden. Mocht uit de faalkansanalyses blijken dat bepaalde delen van de waterkering gevoeliger dan wel HKV lijn in water PR

20 Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 (concept) April 2016 minder gevoelig zijn voor een bepaald mechanisme dan kunnen er altijd nog vakken worden samengevoegd of gesplitst. 14 PR HKV lijn in water

21 April 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 Tabel 1: Dijkvakken Duitse deel dijkring 42 # Deichverband km km Ringdeel Naam dijkvak Reden vakeinde 1 Xanten _0+000_01000 Einde klei-ingraving 2 Xanten _01000_02100 Dijkverbetering, Hoogte 3 Xanten _02100_03000 Hoogte 4 Xanten _03000_05800 Bodemopbouw, Dijkverbetering 5 Xanten _05800_08500 Bodemopbouw, Dijkverbetering 6 Xanten _08500_09900 Kwelweglengte, Dijkverbetering 7 Xanten _09900_10400 Bodemopbouw 8 Xanten _10400_11400 Dijkverbetering 9 Xanten _11400_12100 Langsconstructie 10 Xanten _12100_12900 Bodemopbouw 11 Xanten _12900_13700 Kwelweglengte, Dijkverbetering 12 Xanten _13700_15200 Bodemopbouw, Waterpartij in voorland 13 Xanten _15200_16700 Bodemopbouw, Waterpartij in voorland 14 Xanten _16700_17200 Dijkverlegging 15 Xanten _17200_18100 Bodemopbouw 16 Xanten _18100_19300 Bodemopbouw, Dijkverbetering 17 Xanten _19300_19900 Dijkverbetering 18 Xanten _19900_20300 Dijkverbetering 19 Xanten _20300_21300 Bodemopbouw, Waterpartij in voorland 20 Xanten _21300_22300 Dijkverbetering 21 Xanten _22300_22900 Langsconstructie 22 Xanten _22900_24500 Hoogte, Bodemopbouw, Dijkverbetering 23 Xanten _24500_25200 Hoogte, Bodemopbouw 24 Xanten _25200_26600 Hoogte, Waterpartij in voorland 25 Xanten _26600_28200 Hoogte, Waterpartij in voorland HKV lijn in water PR

22 Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 (concept) April 2016 # Deichverband km km Ringdeel Naam dijkvak Reden vakeinde 26 Xanten _28200_29700 Hoogte, Bodemopbouw 27 Xanten _29700_30500 Hoogte 28 Xanten _30500_31200 Hoogte, Waterpartij in voorland 29 Xanten _31200_32800 Hoogte, Schaardijk 30 Xanten _32800_35100 Hoogte 31 Xanten _35100_35800 Dijkverbetering 32 Xanten _35800_37300 Hoogte 33 Kleve _00000_00500 Dijkverbetering 34 Kleve _00500_01700 Waterpartij in voorland 35 Kleve _01700_02900 Waterpartij in voorland 36 Kleve _02900_04100 Bodemopbouw 37 Kleve _04100_06300 Rijksgrens Voor het Nederlandse deel van dijkring 42 wordt de dijkvakindeling overgenomen uit VNK2. 16 PR HKV lijn in water

23 April 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 4 Selectie faalmechanismen 4.1 Door te rekenen faalmechanismen In de risicoanalyse worden voor de dijken de volgende faalmechanismen beschouwd: overloop en golfoverslag; macrostabiliteit binnenwaarts (opdrijven en afschuiven); opbarsten en piping; beschadiging bekleding en erosie dijklichaam. Dit zijn dezelfde faalmechanismen als welke beschouwd zijn in VNK2. De faalmechanismen hebben niet overal dezelfde kans van optreden. In bepaalde dijkvakken is het op grond van geometrische eigenschappen van de waterkering of op basis van gebiedskennis van de beheerder te verwachten dat de kans op een bepaald faalmechanisme zeer gering zal zijn. In dergelijke gevallen kan het faalmechanisme buiten beschouwing worden gelaten, zonder dat dit leidt tot een vertekend beeld van het overstromingsrisico. Ten behoeve van de efficiëntie van de risicoanalyse wordt per faalmechanisme een selectie gemaakt van de dijkvakken waar de faalkans mogelijk relevant is. Alleen in deze dijkvakken zullen voor het faalmechanisme faalkansen worden berekend met het programma PC-Ring. Zie bijlage D voor meer achtergrondinformatie. 4.2 Uitgangspunten voor selectie van door te rekenen faalmechanismen per vak Het aantal door te rekenen faalmechanismen is beperkt omdat de beschikbare doorlooptijd en het beschikbare budget beperkt zijn. Bovendien is het ook niet nodig om voor elk vak alle faalmechanismen door te rekenen om tot een robuust risicobeeld van de dijkring te komen. Er is daarom een selectie gemaakt van de door te rekenen faalmechanismen per vak. Op basis van de ervaringen in Nederland en de gegeven randvoorwaarden is het aantal door te rekenen vakken per faalmechanisme bepaald (zie Tabel 2). Deze zijn hieronder weergegeven. Voor hoogte van de waterkering worden alle vakken beschouwd. Voor dit mechanismen is dus geen selectie nodig. Voor macrostabiliteit binnenwaarts is de selectie van de vakken gebaseerd op de dijken die nog niet verbeterd (unsaniert) zijn. De reeds verbeterde dijken hebben een dusdanig profiel dat de bijdrage van macrostabiliteit zeer gering is. Voor dijkring 42 betekent dit 3 vakken voor dit mechanisme. Voor het faalmechanisme piping is een selectie gemaakt van een aantal te analyseren dijkvakken. Hierbij is in overleg met de Duitse partners gekozen voor niet-verbeterde (unsanierte) dijkvakken. Daarnaast is een aantal verbeterde dijkvakken ter vergelijking geselecteerd. De selectie heeft verder plaatsgevonden op basis van aanwezige kwelweglengte en geometrie van de waterkering. Het wel of niet optreden van piping is sterk afhankelijk van de erosiegevoeligheid van de onderlagen. De analyse naar de aanwezigheid van deze erosiegevoelige lagen wordt tijdens de schematisatiefase uitgevoerd en het uitgangspunt is dat deze analyse met de Duitse partners besproken en afgestemd wordt, voordat met de complete faalkansanalyse gestart wordt. Deze gedetailleerdere analyse van de bodem kan er mogelijk toe leiden dat de faalmechanisme selectie nog wijzigt. HKV lijn in water PR

24 Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 (concept) April 2016 Het faalmechanisme Beschadiging bekleding en erosie dijklichaam is voor veel dijkringen in het bovenrivierengebied geen maatgevend faalmechanisme. Om een indruk te krijgen van de grootte van de faalkans wordt voor dijkring 42 voor 2 locaties dit faalmechanisme doorgerekend, zie tabel PR HKV lijn in water

25 April 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 Tabel 2: Vakindeling en selectie faalmechanismen Duitse deel dijkring 42 # DV Km km Naam dijkvak hoogte stabiliteit piping bekleding Verklaring keuze stabiliteit en piping 1 Xanten _0000_1000 x 2 Xanten _1000_2100 x x Ausgrabung im Vorland, Ausgrabung im Hinterland: kurzer Sickerweg, keine Deckschicht 3 Xanten _2100_3000 x 4 Xanten _3000_5800 x x X Ausgrabung im Vorland, unsaniert 5 Xanten _5800_8500 x X Ausgrabung im Vorland, Ausgrabung im Hinterland: kurzer Sickerweg, kein Deckschicht 6 Xanten _8500_9900 x 7 Xanten _9900_1400 x 8 Xanten _1400_1400 x 9 Xanten _1400_1100 x X Schardeich: kurzer Sickerweg. 10 Xanten _1100_1900 x 11 Xanten _1900_1700 x 12 Xanten _1700_1200 x 13 Xanten _1200_1700 x x 14 Xanten _1700_1200 x 15 Xanten _1200_1100 x 16 Xanten _1100_1300 x 17 Xanten _1300_1900 x 18 Xanten _1900_2300 x 19 Xanten _2300_2300 x x x Unsaniert, Wasser im Vorland, Sandabbau im Hinterland: kurzer Sickerweg 20 Xanten _2300_2300 x x Wasser im Vorland, unsaniert 21 Xanten _2300_2900 x 22 Xanten _2900_2500 x 23 Xanten _2500_2200 x 24 Xanten _2200_2600 x x x Unsaniert 25 Xanten _2600_2200 x 26 Xanten _2200_2700 x HKV lijn in water PR

26 Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 (concept) April 2016 # DV Km km Naam dijkvak hoogte stabiliteit piping bekleding Verklaring keuze stabiliteit en piping 27 Xanten _2700_3500 x 28 Xanten _3500_3200 x 29 Xanten _3200_3800 x x Unsaniert, Schardeich: kurzer Sickerweg. 30 Xanten _3800_3100 x x 31 Xanten _3100_3800 x X Eintritt nahe am Deich 32 Xanten _3800_3300 x 33 Kleve _0000_0500 x 34 Kleve _0500_1700 x 35 Kleve _1700_2900 x 36 Kleve _2900_4100 x x Sickergraben im Vorland: Eintritt nahe am Deich 37 Kleve _4100_6300 x Totaal De geselecteerde faalmechanismen zijn de basis voor de bepaling van de overstromingskans. Dit betekent echter niet dat er later in het proces geen aanpassingen meer doorgevoerd kunnen worden. Mocht uit de faalkansanalyses blijken dat bepaalde delen van de waterkering gevoeliger dan wel minder gevoelig zijn voor een bepaald mechanisme dan kan er altijd nog een wijziging aangebracht worden in de selectie van faalmechanismen. 20 PR HKV lijn in water

27 April 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 5 Kunstwerken 5.1 Uitgangspunten selectie te analyseren kunstwerken In het algemeen geldt dat alleen waterkerende kunstwerken worden beschouwd. Gebouwen en huizen worden niet als kunstwerk beschouwd, conform de uitgangspunten van VNK2. In de risicoanalyse worden voor de kunstwerken de volgende faalmechanismen beschouwd: overslag/overloop betrouwbaarheid sluiting onder- en achterloopsheid sterkte en stabiliteit Vuistregels voor het wel of niet doorreken van kunstwerken: Het kunstwerk betreft een langsconstructie. Deze worden niet als kunstwerk beschouwd maar worden als dijkvak doorgerekend op het faalmechanisme overloop; Het kunstwerk betreft een doorgaande leiding. Hierbij worden twee gevallen onderscheiden: o Leidingen die zich evenwijdig aan de waterkering in of direct naast de waterkering bevinden. o Leidingen die de waterkering (en het buitenwater) ondergronds kruisen. In beide gevallen is er geen direct contact tussen de leiding en buitenwater. Bij een correct ontwerp beïnvloeden deze leidingen de waterkering niet en worden daarom niet beschouwd in de analyse. De afmetingen van het watervoerende element bij gemalen en kokersluizen zijn klein en het instroomwerk van het gebouw van het kunstwerk ligt niet in de primaire waterkering. In een dergelijke situatie is, bij het ongewenst open staan van het object, de instroming dusdanig klein dat er geen substantiële gevolgen optreden. Een kunstwerk met een watervoerend element wordt niet meegenomen indien de diameter maximaal 500 mm (A = 0,20 m²) is. De type kunstwerken die wel worden geanalyseerd zijn: Coupure/Deichtor Gemaal Watervoerende element bij gemalen en kokersluizen (diameter >500mm of A > 0,20 m²) Inlaatsluis Keersluis Schutsluis Uitwateringssluis 5.2 Faalkansanalyse kunstwerken De faalkansanalyse van de kunstwerken kan onderverdeeld worden in de volgende stappen: 1. Selectie te analyseren kunstwerken (gereed) 2. Faalkansanalyse op basis van eenvoudige methode VNK2 3. Gedetailleerde faalkansanalyse met PC-Ring Deze stappen zijn hieronder toegelicht. HKV lijn in water PR

28 Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 (concept) April Selectie te analyseren kunstwerken Op basis van expert judgement, de ervaring van de beheerders en op basis van de genoemde vuistregels is per dijkring een aantal te analyseren kunstwerken geselecteerd (zie Tabel 3). Voor het Duitse deel van dijkring 42 zijn de volgende kunstwerken geselecteerd: 3 Coupures: o Deichscharte Lüttingen o Deichtor in Grieth o Deichtor in Griethausen o 1 Haus auf den Deich (Wasserseite) mit mobiler Schutzwand im Garten 3 gemalen (Schöpfwerke) o Schöpfwerk Spoy o Schöpfwerk Kaflack o Schöpfwerk Allterhein 1 Sluis o Schleuse Brienen (Schleusentor permanent geschlossen). Tabel 3: Overzicht te analyseren kunstwerken Duitse deel dijkring 42 Naam Type OO BS OA SS Deichscharte Lüttingen Coupure x x x x Deichtor in Grieth Coupure x x x x Deichtor in Griethausen Coupure x x x x Mobiler Schutzwand Coupure x x x x Schöpfwerk Spoy Gemaal x x x x Schöpfwerk Kaflack Gemaal x x x x Schöpfwerk Altrhein Gemaal x x x x Schleuse Brienen Keersluis x x x x Aantallen OO: BS: OA: SS: faalmechanisme overslag/overloop faalmechanisme betrouwbaarheid sluiting faalmechanisme onder- en achterloopsheid faalmechanisme sterkte en stabiliteit 22 PR HKV lijn in water

29 April 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 Figuur 13: Ligging geselecteerde kunstwerken dr Faalkansanalyse op basis van eenvoudige methode Van alle faalmechanismen die per kunstwerk bij de screening zijn geselecteerd, kunnen op basis van parameters globale faalkansen worden afgeschat. Hiervoor is een aantal gegevens benodigd. Voor de globale bepaling van de faalkansen wordt gebruik gemaakt van de overschrijdingsfrequentielijn van de buitenwaterstand. De hiervoor benodigde parameters zijn het Bemessungshochwasser (BHW2004) en de decimeringshoogte. De golfhoogte en de sterkteparameters worden als deterministen ingevoerd. Hiermee is bij deze globale faalkansschatting alleen de buitenwaterstand als variabele aanwezig. De benodigde gegevens worden bepaald uit de beschikbare (ontwerp)rapporten. Het is niet de bedoeling, een complete beschouwing van het kunstwerk te maken. Dit betekent dat de gezochte gegevens relatief eenvoudig gevonden moeten kunnen worden. Indien deze gegevens niet gemakkelijk kunnen worden gevonden kan dat al voldoende aanleiding zijn om het kunstwerk nader te beschouwen met PC-Ring. De methode voor globale faalkansbepaling per faalmechanisme staat uitgebreid beschreven in [1] Gedetailleerde faalkansanalyse met PC-Ring Indien de globale faalkans voor een faalmechanisme op basis van parameters groter is dan een honderdste van de normfrequentie, dient het betreffende faalmechanisme met PC-Ring te worden geanalyseerd. HKV lijn in water PR

30

31 April 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 6 Samenvoegen risicoanalyse NL-NRW Voor het Nederlandse deel van de dijkring is het risico reeds berekend in het project VNK2. Voor het deel in NRW is op basis van bovenstaande hoofdstukken een risicobeeld te bepalen. Om nu voor de gehele dijkring een risicobeeld te maken zijn een aantal stappen nodig. Voor de Nederlandse risicoberekening is het nodig de gevolgberekeningen te vervangen door de gevolgberekeningen waarbij ook het deel NRW is opgenomen. Voor het definiëren van scenariokansen is het nodig de twee losse PC-Ring databases (NL en NRW) samen te voegen tot één database. Op basis van deze database worden opnieuw de scenariokansen berekend. Dit is nodig omdat de scenariokansen in Nederland afhankelijk zijn van de kansen in Duitsland. Het samenvoegen van deze databases zal in samenwerking met RWS plaatsvinden. Met deze samengevoegde database kunnen de scenariokansen van de gehele dijkring (NRW-NL) worden bepaald. Deze scenariokansen worden in de risicotool gekoppeld aan de gevolgberekeningen om de risico s te bepalen. HKV lijn in water PR

32 Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 (concept) April Referenties 1. Projectbureau VNK2. Screening kunstwerken VNK2 uitvoeringsfase 2 Methode ter bepaling van scope deel kunstwerken in VNK2. 2 juli Rijkswaterstaat-Waterdienst, 2010, Van Ruwe Data tot Overstromingsrisico. HBnummer: RWS , 25 november Rijkswaterstaat Waterdienst. Overstromingsrisico Dijkring 42. Ooij en Millingen. December Rijkswaterstaat WVL. Overstromingsrisico Dijkring 48 Rijn en IJssel. Oktober PR HKV lijn in water

33 Bijlagen

34

35 Maart 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 Bijlage A: WAQUA A.1 Inleiding In het project overstromingsrisico grensoverschrijdende dijkringen worden faalkansberekeningen met PC-Ring uitgevoerd. Hiervoor zijn o.a. hydraulische belastingen nodig. De hydraulische belastingen volgen uit een combinatie van de afvoerstatistiek bij Lobith (werklijn) en een QH-relatie (Q-Lobith vs. H-lokaal). Deze QH-relatie wordt afgeleid uit WAQUAberekeningen met verschillende afvoerniveaus, en vervolgens opgeslagen in een PC-Ring database. Dit memorandum geeft een overzicht van de verrichte werkzaamheden. A.2 Modelschematisatie De hydraulische belastingen zijn bepaald met een 2D hydraulisch WAQUA model van de Niederrhein (Wijbenga et al., 2008). De modellen bevatten de (Baseline-)schematisaties van de Niederrhein van 2005 over het traject Andernach-Pannerdensche Kop. Het gekozen model is het Innen-model J05, dat de situatie tussen de bandijken weergeeft, dus zonder binnendijks gebied. De bijhorende rooster is rheininn40m_11.rgf. In het model is het volgende inbegrepen: Baseline maatregel repair_v3, waarin correcties op basis van opmerkingen van de BfG zijn ingebracht. maatregel Dhohe_j15, waarin dijkverbeteringswerken in de periode zijn in het model aangebracht. In het studiegebied bevat deze maatregel alleen dijkverhogingen en geen dijkverleggingen. De verhogingen vallen samen met de modelbegrenzing van het Innen-model (zie Figuur 14), dus beïnvloeden de WAQUA-resultaten niet. Rivierkundige ingrepen uitgevoerd tussen 2005 en 2015: a) Flutmulde Rees: de maatregel FlRees_1, zoals gebruikt in de studie van Wijbenga et al. (2008) is de meest actuele schematisatie van deze ingreep 4. b) Andere waterstandsverlagende plannen zoals Lohrwardt en Griether Busch zijn nog niet gereed en niet opgenomen in het model. De benodigde Baseline en WAQUA gegevens waren al bij HKV aanwezig. Het deelmodel TM4 is gebruikt voor deze studie. TM4 heeft als bovengrens Duisburg Essenberg (km 778) en loop tot de benedengrens bij Pannerdensche Kop. Het deelmodel is in WAQUA nog verder ingekort, met een nieuwe bovenrand tussen rivierkilometers 815 en 816, net na de monding van de Lippe en enkele kilometers bovenstrooms van Xanten (zie Figuur 14). 4 In het kader van HYSTAT (Barneveld et al., 2010) is geen actualisatie gemaakt van deze ingreep HKV lijn in water PR

36 rapporttitel concept maand jaar Nieuwe bovenrand model Figuur 14: Locatie van de aanpassingen van de dijken (maatregel Dhohe_j15) A.3 WAQUA berekeningen en randvoorwaarden Het model heeft twee randvoorwaarden: een bovenstroomse bij Wesel (km815) en een benedenstroomse bij de Pannerdensche Kop. In dit gebied zijn geen zijrivieren aanwezig, dus in de berekeningen zijn geen laterale toestromingen of onttrekkingen gebruikt.. Bovenstroomse rand bij Wesel Het is noodzakelijk om zoveel mogelijk aan te sluiten bij de aanpak in VNK2 omdat voor het Nederlandse deel van de dijkringen gebruik wordt gemaakt van de QH-relaties uit TMR2006. De TMR2006 databases die zijn gebruikt in VNK2 bevatten 9 afvoerniveaus: 5965, 7867, 9459, 11763, 13881, 14794, 16000, en m 3 /s bij Lobith, waarbij geen rekening is gehouden met waterstandsverlaging door Ruimte voor de Rivier. De gebruikte golfvorm is de standaardafvoergolf TMR2006. Voor andere afvoerniveaus dan m 3 /s wordt deze golf geschaald met de piekafvoer. In onze berekeningen leggen we afvoergolven op bij Wesel waarmee de bovengenoemde afvoeren bij Lobith zo goed mogelijk benaderd worden. Tabel 4 toont de afvoergolven op de bovenrand en de resulterende piekafvoeren bij Lobith. Uit de rechter kolom blijkt dat het verschil tussen de berekende piekafvoer bij Lobith en de TMR2006 afvoer bij Lobith klein is (een enkele uitschieter naar 85 m 3 /s). Voor deze verschillen wordt gecorrigeerd bij uitvoer naar de de HR-databases. A-30 PR000 HKV LIJN IN WATER

37 Maart 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 Afvoergolf bovenrand Wesel Piekafvoeren Wesel en Lobith Afvoer Wesel Afvoer Lobith TMR2006 afvoer bij Lobith Verschil Lobith Tabel 4: Afvoergolven bij Wesel (km816) en piekafvoeren [m3/s] bij Lobith (km862) Benedenstroomse rand bij de Pannerdensche Kop Op de benedenrand van het model is de QH-kromme qh_pankop_j05_v2 gebruikt. Deze relatie geeft de hydraulische situatie van de Nederlandse rivieren weer voor uitvoering van Ruimte voor de Rivier. Deze kromme uit Wijbenga et al. (2008) is nu (lineair) geëxtrapoleerd voor hogere waterstanden dan 17,50 m+nap. Afvoer [m 3 /s] Waterstand [m+nap] Tabel 5: Gebruikte QH-relatie op de benedenrand van het model HKV lijn in water PR

38 rapporttitel concept maand jaar A.4 Uitvoerlocaties Het model heeft al standaard uitvoerlocaties op elke kilometer op de rivieras. Daaraan zijn oeverlocaties toegevoegd aan de teen van de dijk. De oever locaties zijn in GIS 5 gedefinieerd voor dit project, rekening houdend met de volgende: - Onderlinge afstand van 100 m langs de dijk. - Maat van de roostercellen: circa 43 x 32 m. Locaties met een afstand kleiner dan 40 m kunnen in dezelfde rooster cel vallen. Daarom zijn de volgende 3 sets gekozen, zie ook Figuur 15: set 1: locaties op 20 m afstand van de dijk. set 2: locaties op 70 m afstand van de dijk. set 3: locaties op 150 m afstand van de dijk. - In principe worden de waterstanden van set 1 gebruikt. De waterstanden van de anderen sets worden gebruikt alleen als de resultaten van de set 1 niet te betrouwbaar zijn, bijvoorbeeld in geval van droogval. De naam van de uitvoerlocaties geeft informatie over: - de dijkring: 42 (linker oever) en 48 (rechter oever). - de set: 20, 70 of 120 m vanaf de dijk - de rivierkilometer De punten hebben ook een nummer gekregen (oplopend van bovenstrooms naar benedenstrooms). Alle drie sets hebben dezelfde aantal punten. Set 2 en 3 (van 70 m en 150 m) volgen dezelfde nummering van set 1, maar met de indicatie van de juiste set in de naam. Met deze keuzes is het makkelijk om de punten van set 2 en set 3 te koppelen aan de locaties van set 1. Hieronder zijn enkele voorbeelden van de namen weergegeven: order dkr set rkm 007_DKR42_20m_rkm _DKR42_70m_rkm _DKR48_150m_rkm859 De locaties zijn vervolgens geconverteerd naar het WAQUA model met de rooster rheininn40m_11.rgf. A.5 Droogval Figuur 15 geeft een beeld van het overstroomd gebied bij de verschillende afvoeren. Voor afvoeren groter dan 9549 m 3 /s (bij Lobith) zijn bijna alle locaties overstroomd. Sommige locaties blijven droog bij de lagere afvoeren. In de uiterwaard bij Bislicher Insel (linker oever, dus tegen dijkring 42), zijn veel locaties waarbij dit voorkomt door de aanwezigheid van een kade met hoogtes van 19 à 24 m+nap, die het gebied tegen de hoogwater beschermt. Bij het bepalen van de QH-relaties is een belangrijk aandachtspunt hoe moet worden omgegaan met droogval. In principe gebruiken we de set met 20 m punten voor de QH-relaties. Als een 5 De uitvoerlocaties hebben coördinaten in GCS_Bessel_1841, net zoals het Baseline model. A-32 PR000 HKV LIJN IN WATER

39 Maart 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 locatie droogvalt bij een bepaalde afvoer, nemen we de waterstand van een nabije locatie. Als de nabije locaties ook geen waterstand hebben nemen we die op de as van de rivier. Figuur 15: Links: inundatiebeeld bij de verschillende afvoeren in de buurt van Xanten en Bislicher Insel. Rechts: hoogtes van de kade A.6 Uitvoer naar HR-database voor PC-Ring Opbouw databases We hebben twee databases met hydraulische randvoorwaarden gebouwd: - Oeverloc_dkr_042_Rhein.mdb - Oeverloc_dkr_048_Rhein.mdb De twee belangrijkste bladen hierin zijn Locatie en Resultaat. Daarnaast is er een bestand (HQRhein.dat) aangemaakt met de definitie van de stationnummers. Met deze stationnummers kan in een later stadium een uitvoerlocatie gekoppeld worden aan een dijkvak in PC-Ring. Het blad Locatie is een lijst met de omschrijving en coördinaten van de uitvoerlocaties. Het blad Resultaat bevat per locatie (gedefinieerd met x,y-coördinaten) de waterstanden (w1), de bodemhoogtes (w15) en strijklengtes (w16) voor een bepaalde combinatie van stochasten. De waterstand is afhankelijk van de afvoer bij Lobith (s4) en de bodemhoogtes/strijklengtes zijn afhankelijk van de windrichting (s7). HKV lijn in water PR

40 rapporttitel concept maand jaar Interpolatie QH-relatie Omdat de berekende afvoeren bij Lobith niet helemaal overeenkomen met de TMR2006 afvoeren, zijn de berekende waterstanden nog geïnterpoleerd naar de correcte TMR2006 afvoeren. Door de kleine verschillen in afvoeren maakt dit hooguit een centimeter verschil. Conversie naar RD-coördinaten Het Baseline model is gebaseerd op het GCS_Bessel_1841 coördinatenstelsel. Om consistent te zijn met de Nederlandse databases, zijn de HR-databases gebaseerd op het RDcoördinatenstelsel. Uitvoerpunten in HR-databases Uitvoerpunten worden in de database gedefinieerd door unieke x- en y-coördinaten. Sommige locaties hebben een x- of y-coördinaat dat gelijk is aan het coördinaat van een andere locatie. Daardoor wordt één van deze locaties niet opgenomen in de database. Dit is het geval bij ongeveer 5% van de locaties (zie Figuur 16). Figuur 16: Uitvoerlocaties rond Emmerich in de HR-databases Aansluiting op QH-relaties NL Voor het Nederlandse deel van de dijkringen 42 en 48 zullen de oude TMR2006 QH-relaties worden gebruikt. Het is wenselijk dat de nieuwe QH-relaties voor het Duitse deel van de dijkringen daar op aansluiten. Op de punten waar de Duitse dijken overgaan op Nederlandse dijken is gecontroleerd of de nieuwe QH-relaties overeen komen met die uit de TMR2006. De verschillen in waterstand bedragen rond MHW 0-4 cm 6. Deze kleine verschillen geven geen reden om de QH-relaties verder aan te passen. 6 De locaties met 4 cm verschil liggen ca. 50 m uit elkaar A-34 PR000 HKV LIJN IN WATER

41 Maart 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 A.7 Referenties H.J. Barneveld, G. Kutschera, R. Teurlincx, Hydraulische Studie zur Abfluss- und Strukturverbesserung am Niederrhein HyStAT. HKV rapport PR1771 J.H.A. Wijbenga, A.J. Paarlberg, J. Vieira da Silva, G.P. van Wijk, 2008, Grensoverschrijdende afstemming van waterstandsverlagende maatregelen, 2-D berekeningen met WAQUA. HKV rapport PR1350 HKV lijn in water PR

42 rapporttitel concept maand jaar Bijlage B: HIS-SSM Notitie HIS-SSM A-36 PR000 HKV LIJN IN WATER

43 Maart 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 Bijlage C: De gevolgen van overstromingen per ringdeel Dit memo geeft een overzicht van de gevolgen van een doorbraak van de waterkeringen van dijkring 42. Basis voor het memo is het gevolgenhoofdstuk uit het hoofdrapport van dijkring 42 naar het overstromingsrisico van dijkring 42 (VNK2, 2012) 7. C.1 Aanpak en uitgangspunten C.1.1 Algemeen De gevolgen van een overstroming worden bepaald door de kenmerken van de overstroming (zoals de waterdiepte en stijgsnelheid) en de kwetsbaarheid van de getroffen objecten of personen. De overstromingsgevolgen zijn berekend met behulp van overstromingssimulaties. Deze simulaties zijn voor dijkringgebied 42 uitgevoerd met FLS. Met behulp van de overstromingskenmerken uit de overstromingssimulaties kunnen de gevolgen worden berekend met bijvoorbeeld een instrument als HIS-SSM. Omdat het overstromingspatroon en de gevolgen van een overstroming niet alleen afhankelijk zijn van de doorbraaklocatie maar ook van de belastingcondities waarbij de doorbraak plaatsvindt, worden in VNK2 meerdere mogelijke belastingcombinaties per ringdeel beschouwd. In theorie zouden oneindig veel combinaties moeten worden beschouwd, maar in de praktijk is dat onmogelijk. Er zijn daarom per ringdeel alleen overstromingsberekeningen gemaakt voor de meest waarschijnlijke belastingcombinaties bij het toetspeil (tp), het toetspeil minus één decimeringhoogte (tp-1d) en het toetspeil plus één keer de decimeringhoogte (tp+1d). Voor dijkringgebied 42 zijn buitenwaterstanden met de volgende overschrijdingskansen beschouwd: 1/125 per jaar toetspeil minus 1 decimeringhoogte (tp -1d) 1/1.250 per jaar toetspeil (tp) 1/ per jaar toetspeil plus 1 decimeringhoogte (tp +1d) C.1.2 Ringdelen Een ringdeel is een gedeelte van de dijkring waarvoor het overstromingsverloop vrijwel onafhankelijk is van de exacte doorbraaklocatie. De overstromingsberekeningen per ringdeel vormen de basis voor de beschrijving van de overstromingsscenario s. Er zijn voor dijkring 42 negen ringdelen gedefinieerd, zoals weergegeven in Figuur 17: Zes ringdelen in Duitsland: De indeling in zes ringdelen is gebaseerd op de gebiedsinrichting van het dijkringgebied, zoals aanwezigheid van hoge elementen. Drie ringdelen in Nederland: De indeling in drie ringdelen is gebaseerd op de secundaire keringen in het gebied, de Kerkdijk en de Kapiteldijk rondom Ooij die aansluiten op de primaire waterkering langs de Waal. 7 VNK2, 2012, Overstromingsrisico dijkringgebied 42: Ooij en Millingen, 117 pagina s. Document HB HKV lijn in water PR

44 rapporttitel concept maand jaar Figuur 17: Ringdelen en breslocaties dijkring 42. C.1.3 Verhoogde lijnelementen In de overstromingsberekeningen is er van uitgegaan dat regionale of secundaire keringen standzeker zijn. Dit is bijvoorbeeld het geval bij de Kerkdijk, de Kapiteldijk en Duffeltdijk rondom Ooij en omgeving. Bij een overstroming zal deze dijk functioneren als compartimenterende waterkering. C.2 Resultaten overstromingsberekeningen per ringdeel De volgende subparagrafen geven per ringdeel het overstromingsverloop. Per ringdeel zijn figuren weergegeven van de maximale waterdiepten die optreden. Deze figuren geven naast een indicatie van de waterdiepten ook inzicht in het overstroomd oppervlak. In de overstromingsberekeningen is duidelijk te zien dat de keringen langs de Kellener Altrhein het overstromingspatroon beïnvloeden. Dit is een hoog gelegen lijnelementen die op de grens tussen ringdeel 5 en 6 op de primaire kering aansluit. Bij een doorbraak vanuit ringdeel 1 tot en met 4 overstromen deze keringen en overstroomt nagenoeg het gehele dijkringgebied. Bij een overstroming vanuit ringdeel 5 is te zien dat in het tp scenario de keringen de overstroming beperkt tot het gebied ten oosten van het kanaal. Bij een overstroming vanuit ringdeel 6 tot en met 7 overstroomt alleen het gebied gelegen ten westen van deze kering. A-38 PR000 HKV LIJN IN WATER

45 Maart 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 C.2.1 Ringdeel 1-6: Doorbaaklocaties in Duitsland Bij deze overstromingsberekeningen zijn alleen belastingen beschouwd van tp en tp+1d. Bij een overstroming vanuit ringdeel 1 overstroomt nagenoeg de gehele dijkring. Het overstroomd gebied in het scenario tp en tp+1d zijn ongeveer gelijk. De waterdiepte in het scenario tp+1d is wel dieper dan in het scenario tp. Bij een doorbraak in ringdeel 2 is het overstroomd gebied vergelijkbaar met het overstroomd gebied bij een overstroming vanuit ringdeel 1. Allen in het gebied bij Xanten (meest bovenstrooms) komt er minder water in het gebied te staan. Het overstromingspatroon met een doorbraaklocatie bij Nierdermörmter is vergelijkbaar met het overstromingspatroon met een doorbraak bij Bramsacker (ringdeel 2). Het overstromingspatroon met een doorbraaklocatie bij Entenbusch is vergelijkbaar met het overstromingspatroon met een doorbraak bij Nierdermörmter (ringdeel 3). Bij een overstroming vanuit ringdeel 5 valt op dat in het tp scenario eigenlijk alleen het gebied ten oosten van de Kellener Altrhein overstroomt, in het tp+1d scarnio overstroomt nagenoeg het hele dijkringgebied. Bij een overstroming vanuit ringdeel 6 overstroomt het gedeelte ten westen van de keringen langs de Kellener Altrhein. In het tp en tp+1d scenario is het overstroomd gebied nagenoeg gelijk. Wel is de waterdiepte in het overstroomd gebied groter in het tp+1d scenario dan in het tp scenario. HKV lijn in water PR

46 rapporttitel concept maand jaar tp (1/1.250 per jaar) tp+1d (1/ per jaar) Ringdeel 6 Ringdeel 5 Ringdeel 4 Ringdeel 3 Ringdeel 2 Ringdeel 1 Figuur 18: Maximale waterdiepte bij een doorbraak bij ringdeel 1-6 voor twee buitenwaterstanden. A-40 PR000 HKV LIJN IN WATER

47 Maart 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 C.2.2 Ringdeel 7 9: Doorbraaklocaties in Nederland Ringdeel 7, 8 en 9 betreffen ringdelen in het Nederlandse gebied van dijkring 42. Het overstroomd gebied bij een overstroming vanuit deze ringdelen is vergelijkbaar met elkaar. Wel zijn de waterdiepten in het meer bovenstrooms gelegen breslocaties iets dieper. De waterdiepten bij een doorbraak bij Kekerdom zijn iets dieper dan bij een doorbraak bij Ooij, dan bij een doorbraak bij Tiengeboden Overstromingspatroon en waterdiepte Kekerdom Ooij Tiengeboden tp+1d (1/12500 per jaar) tp (1/1250 per jaar) tp-1d (1/125 per jaar) Figuur 19: Maximale waterdiepte en verwachte gevolgen voor schade en slachtoffers bij een doorbraak bij Kekerdom, Ooij en Tiengeboden voor drie buitenwaterstanden HKV lijn in water PR

48 rapporttitel concept maand jaar C.2.3 Maximaal scenario Figuur 20 geeft de maximale waterdiepte in het maximaal scenario, waarbij een doorbraak ontstaat bij alle doorbraaklocaties. Voor dijkring 42 is het maximaal scenario samengesteld op basis van de maximale waterdiepten van de basisberekeningen (paragraaf 0 tot en met 0). Overstromingspatroon en waterdiepte Maximaal scenario Figuur 20: Maximale waterdiepte dijkring 42. A-42 PR000 HKV LIJN IN WATER

49 Maart 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 Bijlage D: Achtergrond vakindeling en faalmechanismeselectie Im Mai 2015 hat die Deutsch-Niederländische Arbeitsgruppe Hochwasser einen Projektplan formuliert für die Studie Überflutungsrisiko grenzüberschreitende Deichringe Niederrhein. Darin ist unter Arbeitspaket 2 angegeben, dass ein Arbeitsplan erstellt werden soll für die Arbeiten, die in den Arbeitspaketen 3-6 realisiert werden sollen. Dieser Arbeitsplan ist auch wichtig als Grundlage für die Vergabe der Arbeitspakete 3 bis 6. Um diesen Arbeitsplan zu entwickeln, muss unter anderem eine Einteilung der Deichabschnitte und eine Auswahl der durchzurechnenden Versagensmechanismen vorgenommen werden. Zu diesem Zweck wurde in 2015 durch Herrn Kast, Antea/HKV und die Deichverbände bereits ein erster Vorschlag zur Einteilung in Deichabschnitte erarbeitet. Dieser Vorschlag soll auf einem workshop am 11.März 2016 besprochen werden und soweit abgeschlossen werden, dass er in den Arbeitsplan aufgenommen werden kann. Danach wird durch Antea/HKV auf der Basis der bis Februar 2016 zugelieferten Daten ein erster Vorschlag erarbeitet, welche Versagensmechanismen per Deichabschnitt untersucht werden sollen. Auch dieser Vorschlag wird am 11. März 2016 besprochen. Zur Vorbereitung des workshops vom 11. März 2016 werden den Teilnehmern die genannten Vorschläge zur Einteilung in Deichabschnitte und zu den zu berechnenden Versagensmechanismen zugeschickt mit der Bitte diese kritisch anzuschauen und am 11. März 2016 Ihre Vorstellungen in die Diskussion einzubringen. Das vorliegende Memo soll die Teilnehmer unterstützen in Ihrer kritischen Betrachtung der Vorschläge und in der Ausarbeitung möglicher Alternativen. Darum geht das Memo zunächst allgemein auf die Zielsetzung der Deichabschnittseinteilung und Auswahl der Versagensmechanismen ein (Kapitel 2), um dann speziell die Methode der Einteilung in Deichabschnitte (Kapitel 3) und Auswahl der Versagensmechanismen (Kapitel 4) zu behandeln. D.1 Ziel Deichabschnittseinteilung und Auswahl der Versagensmechanismen Die Deichabschnittseinteilung und die Auswahl der Versagensmechanismen sind wichtige Ausgangspunkte für die Berechnung der Überflutungswahrscheinlichkeiten. Eine weitere Projektplanung einschließlich der Kostenschätzung macht es nötig in einem frühen Stadium des Projektes eine vorläufige Deichabschnittseinteilung und Auswahl der Versagensmechanismen vorzunehmen. Das bedeutet nicht, dass zu einem späteren Zeitpunkt keine Anpassungen mehr vorgenommen werden können. Sollte die Analyse der Versagenswahrscheinlichkeiten (AP3) zeigen, dass bestimmte Teile der Hochwasserschutzanlage gefährdeter sind als zunächst angenommen oder umgekehrt weniger gefährdet sind bezüglich des gewählten Mechanismus, kann die Wahl des Versagensmechanismus jederzeit angepasst werden. Insbesondere die Auswahl der Einteilung der Deichabschnitte und der durchzurechnenden Versagensmechanismen per Deichabschnitt sind keine exakte Wissenschaft. Es geht daher in diesem Projektstadium darum, auf Basis von Expertenwissen für jeden Mechanismus ein grobes Ranking der Deichabschnitte auszuarbeiten, die mehr oder weniger beitragen an einen bestimmten Versagensmechanismus. In Kapitel 4 werden eine Anzahl Entscheidungshilfen genannt um das Ranking und die Auswahl zu unterbauen, allerdings bleiben Erfahrung und Expertenwissen die entscheidenden Werkzeuge. HKV lijn in water PR

50 rapporttitel concept maand jaar D.2 Ausgangspunkte für die Auswahl der durchzurechnenden Versagensmechanismen per Abschnitt Aufgrund des begrenzten Budgets und der Durchlaufzeit des Projekts ist es notwendig eine vorläufige Auswahl der durchzurechnenden Versagensmechanismen per Deichabschnitt vorzunehmen. Zudem treten die Versagensmechanismen nicht überall mit der gleichen Wahrscheinlichkeit auf. Auf bestimmten Deichabschnitten ist es aufgrund der geometrischen Eigenschaften der Hochwasserschutzanlage oder auf Basis der Ortskenntnis des Betreibers zu erwarten, dass die Wahrscheinlichkeit für das Eintreten eines bestimmten Versagensmechanismus sehr klein ist. In solchen Fällen kann die Einbeziehung dieses Versagensmechanismusses vernachlässigt werden, ohne dass dies zu einer falschen Einschätzung des Überflutungsrisikos führt. Auf Basis von Erfahrungswerten aus den Niederlanden und den gegebenen Randbedingungen wird im Folgenden die Anzahl der durchzurechnenden Deichabschnitte pro Versagensmechanismus angegeben: Für den Versagensmechanismus Höhe der Hochwasserschutzanlage werden alle Abschnitte betrachtet. Für diesen Mechanismus ist daher keine Auswahl notwendig. Für Makrostabilität landeinwärts gilt generell innerhalb des Projektes VNK2 8, dass für jeden Deichring Länge des Deichrings / 10 Abschnitte für diesen Mechanismus durchgerechnet werden. Für Deichring 42 und 48 entspricht das ungefähr 5 Abschnitten pro deutschem Teilstück des Deichrings für diesen Mechanismus. Für Piping ist innerhalb der in den Niederlanden ausgeführten Risikoanalyse ungefähr 40% der Abschnitte auf hydraulischen Grundbruch und Piping durchgerechnet. Für die Hochwasserschutzanlagen in den Deichringen 42 und 48 entspricht das also ungefähr 15 Abschnitten pro deutschem Teilstück des Deichrings. Der Versagensmechanismus Beschädigung Bekleidung und Erosion Deichkörper ist für viele Deichringe im bovenrivierengebied 9 kein maßgebender Versagensmechanismus. Um einen Eindruck zu kriegen von der Größe der Versagenswahrscheinlichkeit in Deutschland werden pro deutschem Teilstück des Deichrings 5-10 Abschnitte auf diesen Versagensmechanismus durchgerechnet. D.3 Einteilung der Deichabschnitte Für die Einteilung der zum Deichring gehörenden Deiche in Deichabschnitte werden harte und weiche Kriterien zugrunde gelegt. Harte Kriterien sind von außen auferlegte Kriterien, das heißt: abgeleitet aus früher getroffenen Entscheidungen durch die Betreiber und bereits bestehenden Abschnitte, wie zum Beispiel Grenzen zwischen einzelnen Deichertüchtigungsprojekten, die den Wiedererkennungswert und die Vergleichbarkeit verbessern. Die Einteilung auf Basis von weichen Kriterien erfolgt auf Basis der Interpretation der vorhandenen Daten über die Deiche durch den Auftragnehmer im Rahmen dieses Projekts. Die wichtigsten Kriterien für die Einteilung der Deichabschnitte sind wie folgt: 8 Project VNK2: Projekt Veiligheid Nederland in Kaart, eine quantitative Risikoanalyse aller Deichringgebiete in den Niederlanden. 9 Teil des rivierengebieds in den Niederlanden nahe der Grenze zu Deutschland, in dem die Pegel der Flüsse Rhein und Maas nicht vom Meeresspiegel beeinflusst werden. A-44 PR000 HKV LIJN IN WATER

51 Maart 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 Harte Kriterien: Art der Hochwasserschutzanlage: Längskonstruktionen/Kaimauern oder Deiche Durch den Betreiber eingeteilte Deichabschnitte (Entwurfsabschnitte) Grenzen der Zuständigkeitsbereiche (Deichverbände) Weiche Kriterien: Änderung der Deichausrichtung (u.a. veränderte Wind- und Wellenbelastung) Änderung in der Deichgeometrie: o Höhe o Bodenzusammensetzung o Länge des Sickerwegs o Höhe des Hinterlands Länge Deichabschnitt: es kann sein, dass in einigen Fällen kein Grund vorliegt um eine Abschnittsgrenze zu definieren, wodurch lange Abschnitte entstehen. Um das zu verhindern, wird eine maximale Abschnittslänge von ungefähr 1000 m festgelegt. Es können auch längere oder kürzere Abschnitte definiert werden. Für den Versagensmechanismus Piping können Deichabschnitte verfeinert werden bis zu einer Länge von 250m. Dabei bleibt die Deichabschnittslänge von durchschnittlich 1000 m erhalten, nur für den Mechanismus Piping wird diese feinere Einteilung verwendet. D.4 Zuordnung Versagensmechanismen D.4.1 Zu betrachtende Versagensmechanismen In der Risikoanalyse werden die folgenden Versagensmechanismen von Deichen betrachtet: Überströmung und Wellenüberschlag Makrostabilität landeinwärts (Auftreiben und Abscheren) Hydraulischer Grundbruch und Piping Beschädigung Abdeckung und Erosion Deichkörper D.4.2 Auswahl der zu betrachtenden Versagensmechanismen Aufgrund des begrenzten Budgets und der Laufzeit des Projekts ist es notwendig eine vorläufige Auswahl der durchzurechnenden Versagensmechanismen per Deichabschnitt vorzunehmen. Zudem treten die Versagensmechanismen nicht überall mit der gleichen Wahrscheinlichkeit auf. Auf bestimmten Deichabschnitten ist es aufgrund der geometrischen Eigenschaften der Hochwasserschutzanlage oder auf Basis der Ortskenntnis des Betreibers zu erwarten, dass die Wahrscheinlichkeit für das Eintreten eines bestimmten Versagensmechanismus sehr klein ist. In solchen Fällen kann die Einbeziehung dieses Versagensmechanismusses vernachlässigt werden, ohne dass dies zu einer falschen Einschätzung des Überflutungsrisikos führt. D.4.3 Versagensmechanismus Überströmung/ Wellenüberschlag Für diesen Versagensmechanismus werden für alle Deichabschnitte Versagenswahrscheinlichkeiten berechnet. Wenn die Hochwasserschutzanlage wie bei Emmerich aus einer Längskonstruktion besteht (Abschlussmauern, Dammwände, usw.), wird ausschließlich Überströmung betrachtet und der Wellenüberschlag außer Betracht gelassen. HKV lijn in water PR

52 rapporttitel concept maand jaar D.4.4 Versagensmechanismus Makrostabilität landeinwärts Die folgenden Eigenschaften können angewendet werden um die Bemessungsdeichabschnitte auszuwählen: Unterschied zwischen dem Bemessungshochwasserstand an der Außenseite und dem Wasserstand/Geländeoberkante an der Innenseite der hochwasserschutzanlage Neigung landseitige Böschung Bodenaufbau Jahr der letzten Deichverstärkung Außerdem ist es empfehlenswert bei der Auswahl der Deichabschnitte für diesen Mechanismus auf die geographische Verteilung der Abschnitte der durchzurechnenden Abschnitte zu achten. D.4.5 Versagensmechanismus Hydraulischer Grundbruch und Piping Der Versagensmechanismus Hydraulischer Grundbruch und Piping ist in den Niederlanden für viele Deichringe im oberen Teil des Rivierengebieds der maßgebliche Versagensmechanismus. Auch für Deichring 42 und 48 wird erwartet, dass dieser Versagensmechanismus großen Einfluss auf die Versagenswahrscheinlichkeit hat. Die folgenden Eigenschaften können angewendet werden um die Bemessungsdeichabschnitte auszuwählen: Dicke der Decklage im Hinterland: bei großen Decklagendicken kann kein hydraulischer Grundbruch auftreten, wodurch auch kein Piping auftreten kann Dicke der pipinganfälligen Lage Länge des Sickerwegs Abfallen/Höhe Hinterland Auf Basis der obenstehenden Punkte wird von einem geotechnischen Spezialisten (expert judgement) eine Priorisierung der durchzurechnenden Abschnitte vorgenommen. Auch für diesen Mechanismus gilt, dass es bei der Auswahl empfehlenswert ist, auf die geographische Verteilung zu achten um den Deichring mehr oder weniger flächendecken abzubilden. D.4.6 Versagensmechanismus Beschädigung Deckschicht und Erosion Deichkörper Die folgenden Eigenschaften können angewendet werden um die Bemessungsdeichabschnitte auszuwählen: Vorhandene Streichlänge Orientierung Qualität der Grasmatte (auf Basis von lokalem Wissen, Feldbesuchen, Expertenurteilen). A-46 PR000 HKV LIJN IN WATER

53 Maart 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 Bijlage E: Achtergrond kunstwerken Dieses Memo gibt eine kurze Übersicht über die nach der niederländischen VNK2 Methode zu analysierenden Bauwerke. Auswahl Bauwerke Die zu analysierenden Bauwerke wurden auf Basis von Expertenwissen und Erfahrungen als auch auf Basis von Faustregeln ausgewählt. Allgemein gilt, dass alle wasserscheidenden Bauwerke betrachtet werden. Gebäude und Häuser gelten hierbei nicht als Bauwerke. Faustregeln für Bauwerken, die in die Analyse nicht weiter betrachtet werden: Wenn das Bauwerk eine Längskonstruktion ist, wird dieses nicht als Bauwerk betrachtet, sondern in Deichabschnitten auf den Versagensmechanismus Überlauf durchgerechnet. Das Bauwerk ist eine durchgehende Leitung. Hier werden zwei Fälle unterschieden: o Leitungen, die sich parallel zum, in oder direkt neben einem Hochwasserschutzbauwerk befinden. o Leitungen, die das Hochwasserschutzbauwerk (und das Gewässer) im Untergrund kreuzen. In beiden Fällen besteht kein direkter Kontakt zwischen der Leitung und dem Gewässer. Im Falle eines korrekten Entwurfs beeinflusst die Leitung das Hochwasserschutzbauwerk nicht und wird deswegen in der Analyse nicht weiter betrachtet. Die Abmessungen des wasserführenden Elements bei Pumpwerken und Kanälen sind klein und der Einlass des Bauwerks liegt nicht in einem Seedeich. In einer solchen Situation ist im Falle eines unerwünschten Offenstehens die Einströmung dermaßen klein, dass keine nennenswerten Auswirkungen auftreten können. Ein Bauwerk mit einem wasserführenden Element wird nicht weiter betrachtet, wenn der Durchmesser kleiner als 500mm ist (A = 0,20 m²). Die folgenden Formen von Bauwerken werden in der Analyse betrachtet: Deichscharten und Deichtore Pumpwerke Wasserführendes Element bei Pumpwerken und Kanalschleusen (Durchmesser >500mm oder A > 0,20 m²) Einlass Bauwerke Sperrschleusen Schiffschleusen Schöpfwerke Tunnel Versagensmechanismen von Bauwerken Die Versagensmechanismen, die in VNK2 betrachtet werden, sind: Überschlag/Überlauf Zuverlässigkeit des Schlieβvorgangs Unterströmung und Hinterströmung Stärke und Stabilität HKV lijn in water PR

54 rapporttitel concept maand jaar Benötigte Informationen Die benötigte Informationen für die Beurteilung eines Bauwerkes sind abhängig von der Art des Bauwerks. Die wichtigsten Informationen für die Beurteilung eines Bauwerks sind im Allgemeinen: Entwurfsberechnungen und Ausgangspunkte. Die Erfahrungen aus den Niederlanden lehren, dass diese häufig nicht mehr auffindbar sind. Die Konstruktion wird dann auf Basis von Expertenwissen beurteilt. Die Konstruktion/ Bauzeichnung mit den wichtigsten Abmessungen. Eigenschaften, die hieraus abgeleitet werden können, sind unter anderem: o Schwellenhöhe Schleusenkopf o Breite der Schleusenkammer o Fundierung o Eigenschaften Schleusentore o Pumpendurchflüsse o Eigenschaften stählerne Druckleitungen o Vorhandensein und Abmessungen Sickerschutz Eigenschaften des Untergrunds und Deichaufbau o Sondierungen o Bohrungen Weitere gewünschte Informationen: Allgemein Lage des Bauwerks Baujahr/ Historie Bauwerk Nutzungserfahrungen Sanierungszustand Urteil Betreiber Hydraulisch maβgebende Auβenwasserstände mittlere Auβenwasserstände Innenwasserstand Für Überschlag/Überlauf Bemessungswasserstand Hochwasserschutzanlage (abzuleiten aus der Entwurfszeichnung) Bemessungswasserstand Deichkörper Für die Zuverlässigkeit Schlieβvorgang Schlieβprotokolle Eigenschaften abschlieβbare Bauteile Vorhandensein Schottbalken Unter- und Hinterspülung Aufbau Deich und Untergrund Abmessungen Bauwerk Fundierung Bauwerk Vorhandensein und Abmessungen Sickerschutz A-48 PR000 HKV LIJN IN WATER

55 Maart 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 Stärke und Stabilität Abmessungen Bauwerk Art der Fundierung Vorhandensein Sickerschutz Eigenschaften wasserscheidendes Element (Abmessungen, Stahlstärke) Konstruktion und/oder Entwurf Berechnungen Bemessungswasserstand HKV lijn in water PR

56 rapporttitel concept maand jaar Bijlage F: Inhoudelijke achtergrond grasbekleding Dieses Beilage gibt eine kurze Übersicht über die nötigen Eingangsdaten für eine Schematisierung der Grasdecke und wie diese in den Niederlanden angewendet werden. Es geht hierbei um die Berechnung der Versagenswahrscheinlichkeit der Abdeckung und der Erosion des Deichkörpers. Eingangsparameter Grasbekleidung PC-Ring Für die Berechnung einer Versagenswahrscheinlichkeit einer Grasbekleidung werden Informationen zu den folgenden Parametern benötigt: 1. Wurzeltiefe dw; 2. Erosionsbeständigkeitskoeffizient von Gras cg. Zu 1: Wurzeltiefe dw Die Wurzeltiefe wird auf Basis der beim Betreiber verfügbaren Daten bestimmt. Für den Fall dass keine Informationen zur Grasmatte verfügbar sind, wird bei der Berechnung der Versagenswahrscheinlichkeit von einer Wurzeltiefe von 0,1m ausgegangen. Zu 2: Erosionsbeständigkeitskoeffizient von Gras cg Der Koeffizient bezeichnet die Erosionsbeständigkeit von Gras auf der Außenböschung: Gute Grasqualität: cg= ; Mittelmäβige Grasqualität: cg= ; Schlechte Grasqualität: cg= Wenn keine Informationen zur Qualität der Grasbekleidung verfügbar ist, dann wird bei der Berechnung der Versagenswahrscheinlichkeit von einer schlechten Qualität ausgegangen. Eingangsparameter Erosionsbeständigkeit des Deichkörpers PC-Ring Die Erosionsbeständigkeit des Deichkörpers wird durch die Abmessungen und die Erosionsgeschwindigkeit des Deichkörpers bestimmt. Der Deichkörper besteht neben einer Deckschicht aus einem Kern und eventuell auch einem Überzug. Der Kern kann aus Sand oder Ton bestehen. Die Erosionsbeständigkeit von Ton ist deutlich höher als die von Sand. Für Deiche mit einem Tonkern ist der Anteil dieses Versagensmechanismus an der Überflutungswahrscheinlichkeit vernachlässigbar. Sanddeiche hingegen besitzen keinerlei Reststärke nachdem die Deckschicht versagt hat. Das Erosionsmodell geht davon aus, dass eine Vermischung zwischen der Deckschicht und dem Deichkern auftritt. Der Deichkernerosionskoeffizient wird in Abhängigkeit zum Deckschichterosionskoeffizienten definiert. Dieser Zusammenhang wird mit dem Erosionsbeschleunigungskoeffizienten beschrieben. Die unten aufgeführten Parameter bestimmen zusammen die Erosionsbeständigkeit eines Deichkörpers. 1. Gefälle des Deichkern an der Innen- und Außenböschung 2. Breite Deckschicht Ton 3. Breite des Deichkerns auf Höhe der Deichkrone 4. Erosionskoeffizient Deckschicht 5. Erosionsbeschleunigungskoeffizient A-50 PR000 HKV LIJN IN WATER

57 Maart 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 Die Faktoren 1, 2 und 3 werden aus dem Deichaufbau abgeleitet, während die Faktoren 4 und 5 anhand der unten angegebenen Tabelle abgeschätzt werden können. Aufbau Deckschicht Sehr guter Ton Guter Ton Strukturierter Ton Mittelmäβiger/ schlechter Ton 7000 Sand 0 Erosionskoeffizient Deckschicht crk [ms] Qualität Deichkern Gleiche Qualität Ton im Deichkern (wie in der Deckschicht) Schlechtere Qualität Ton im Deichkern (als in der Deckschicht) Beschleunigungskoeffizient Erosionsprozess 0,0 2,0 Sandkern 6,0 Im Falle einer unvollständigen Datengrundlage wird von einer Deckschicht mit mittelmäßiger bis schlechter Tonqualität und einem Sanddeichkern ausgegangen. Beispiele Grasdecke In dieser Beilage werden einige Beispiele von Grasdecken vorgestellt. Hierbei wird nach guter, mittelmäßiger und schlechter Qualität der Grasdecke unterschieden. In Tabelle 1 werden die verschiedenen Qualitätsstufen definiert (basierend auf: Rijkswaterstaat. Handreiking Toetsen Grasbekledingen op Dijken t.b.v. het opstellen van het beheerdersoordeel (BO) in de verlengde derde toetsronde. 25. Oktober 2012). Die Beurteilung der Grasdecke in den unten aufgeführten Beispielen erfolgte visuell. Tabelle 6: Grasqualität Qualität Beschreibung Gut Aufgrund der visuellen Einschätzung ist die Grasdecke ohne Unterbrechungen geschlossen Die Grasdecke verfügt über eine dichte Durchwurzelung Es erfordert einige Anstrengung um eine ausgestochene Rasenscholle (0,3 x 0,3 m2)zu zertrennen. Eine Rasenscholle mit dichtem Bewuchs bleibt größtenteils intakt beim Ausstechen mit einem Spaten. Mittelmäβig Auf Basis einer visuellen Kontrolle ist die Grasdecke größtenteils (aber nicht vollständig) und ohne größere Löcher geschlossen Die Grasdecke verfügt über eine lose Durchwurzelung. Die Rasenscholle fällt beim Ausstechen oder bei geringer Krafteinwirkung auseinander Schlecht Auf Basis einer visuellen Kontrolle ist die Grasmatte nicht geschlossen mit großen Unterbrechungen und kahlen Stellen Die Grasmatte verfügt über eine lückenhafte Durchwurzelung Es ist fast nicht möglich eine intakte Rasenscholle (ca. 0,3 x 0,3 m2) vom Untergrund zu lösen In diese Kategorie fallen neben schlecht unterhaltenen Grasdecken auch kahler Boden, Bewuchs mit Unterholz, Gärten, Parks HKV lijn in water PR

58 rapporttitel concept maand jaar Figuur 21: Schlechte Grasdecke (Quelle: Rijkswaterstaat. Handreiking Toetsen Grasbekledingen op Dijken t.b.v. het opstellen van het beheerdersoordeel (BO) in de verlengde derde toetsronde. 25. Oktober 2012) Figuur 22: Schlechte Grasqualität, Deichring 8, A-52 PR000 HKV LIJN IN WATER

59 Maart 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 Figuur 23: Schlechte Grasqualität, Deichring 29, Figuur 24: Mittelmäβige Grasqualität, Deichring 8, HKV lijn in water PR

60 rapporttitel concept maand jaar Figuur 25: Mittelmäβige Grasqualität, Deichring 8, Figuur 26: Mittelmässige Grasqualität, Deichring 30, A-54 PR000 HKV LIJN IN WATER

61 Maart 2016 (concept) Plan van Aanpak Risicoanalyse dijkring 42 Figuur 27: Gute Grasqualität, Deichring 7, Figuur 28: Gute Grasqualität, Deichring 8, HKV lijn in water PR

62 rapporttitel concept maand jaar Figuur 29: Gute Grasqualität, Deichring 8, A-56 PR000 HKV LIJN IN WATER