Titel: Invloed gedeeltelijke ontgraving doorsteken op de categorie C-kering Project: Ruimte voor de Rivier IJsseldelta Zaaknummer:

Transcriptie

1 Isala Delta Europa-allee VB, Kampen Titel: Invloed gedeeltelijke ontgraving doorsteken op de categorie C-kering Project: Ruimte voor de Rivier IJsseldelta Zaaknummer: Documentnummer: IJD-OTI-ANA-0002 Revisienummer: 1.0 Revisiedatum: Status: Definitief Object (SBS): O Rietmoeras Werkpakket (WBS): WP Vergunningen Activiteit(WPA): PAM Ontwerpen (OW) Naam Handtekening Datum Opgesteld Gecontroleerd Ontwerpleider Koen de Jong Joost Lansink Richard de Boer Rogier Scholten Engbert van der Weide Vrijgegeven Gert Jan Koppelman

2 DOCUMENT HISTORIE Revisie Omschrijving/belangrijkste wijzigingen Datum 0.1 Concept Definitief IJD-OTI-ANA-0002 pagina 2

3 Inhoudsopgave 1. Inleiding Doel Aanleiding Projectgebied Huidige veiligheid Werkzaamheden rietmoeras Situatietekening Uitgangspunten en randvoorwaarden Geometrische randvoorwaarden Hydraulische randvoorwaarden Geotechnische randvoorwaarden... 8 Belasting op de kruin... 8 Grondonderzoek... 8 Sterkteparameters... 9 Korreldiameter zandfractie Beschouwing van de faalmechanismen Hoogte Stabiliteit binnenwaarts Conclusie STBI Stabiliteit buitenwaarts Conclusie STBU Piping Stabiliteit voorland Huidige situatie Fase 1 west en verlaging van de gedeeltelijke doorsteek Microstabiliteit Stabiliteit bekleding Conclusie bekleding Conclusie Referenties... 18

4

5 1. Inleiding 1.1. Doel Dit rapport is opgesteld met het doel om aan te tonen wat de effecten zijn van een gedeeltelijke ontgraving van de watergangen ten behoeve van de toekomstige doorsteken van de huidige categorie C kering ter plekke van het rietmoeras. Hierbij zal de dijk tot minimaal 30m aan weerszijden van de dijk behouden blijven en daarbuiten vergraven. Het rietmoeras wordt aangelegd in het kader van het Ruimte voor de Rivier project IJsseldelta-Zuid waarbij waterveiligheid wordt gecombineerd met integrale gebiedsontwikkeling Aanleiding Aan de binnenzijde en de buitenzijde van de categorie-c kering is binnen het projectplan Inrichting IJsseldelta-Zuid (Reevediep) een Rietmoeras voorzien. In de rapportage IJD [ref. 7] zijn de effecten van gedeeltelijke ontgraving ten behoeve van de aanleg van het rietmoeras aangegeven. Op basis van deze rapportage is vergunning verleend voor de aanleg van het Rietmoeras. In dit rapport wordt een aanvullende beschouwing gegeven van de effecten op de veiligheid van de primaire waterkering bij een gedeeltelijke aanleg van de watergangen van / naar het rietmoeras Projectgebied Het Rietmoeras wordt gerealiseerd conform het Inrichtingsplan [ref. 4] voor fase 1 van de Inrichting IJsseldelta-Zuid (Reevediep). In Figuur 1 is het projectgebied met een zwarte cirkel gearceerd. Figuur 1 Locatie aan te leggen rietmoeras Een belangrijke opmerking is dat de situatie in Figuur 1 het eindbeeld betreft. De volledige doorsteek aan de noordzijde en zuidzijde kunnen pas gerealiseerd worden, wanneer de Reevediep dijken op voldoende sterkte zijn om de

6 belastingen voor fase 1 te kunnen keren. Fase 1 loopt van 2017 t/m In deze rapportage wordt aangetoond dat de gedeeltelijke aanleg / voorbereidende werkzaamheden voor de doorsteken aan de noord- en zuidzijde van het rietmoeras geen negatieve invloed heeft op de waterveiligheid van het binnendijkse gebied Huidige veiligheid Zoals aangegeven in [ref. 7] is de huidige veiligheid van de kering onvoldoende in verband met onvoldoende kruinhoogte. De kering zal in deze notitie worden beschouwd onder maatgevende omstandigheden inclusief de voorgestelde beheersmaatregel. 2. Werkzaamheden rietmoeras 2.1. Situatietekening In Figuur 2 is een uitsnede van de overzichtstekening gegeven van de voorgenomen werkzaamheden. Gedeeltelijke ontgraving Gedeeltelijke ontgraving Figuur 2 Overzichtstekening doorsteken ten behoeve van het rietmoeras

7 3. Uitgangspunten en randvoorwaarden In dit hoofdstuk worden de gebruikte uitgangspunten gegeven Geometrische randvoorwaarden Er zijn twee dwarsprofielen doorgerekend: - Doorsteek Noord - Doorsteek Zuid (zelfde locatie als dwarsprofiel 1 uit [ref. 7]) 3.2. Hydraulische randvoorwaarden De hydraulische randvoorwaarden zijn voorgeschreven in de Hydraulische randvoorwaarden voor categorie c keringen (HR-C). In dit geval worden de hydraulische randvoorwaarden voor de oostzijde van het Drontermeer gehanteerd. In de HR-C is aangegeven dat het softwarepakket Promovera gehanteerd moet worden voor de bepaling van de maatgevende waterstand en het hydraulisch belastingniveau. Figuur 3 Locaties hydraulische belastingen Promovera Er is geen rekenpunt aanwezig bij de doorsteken ten behoeve van het rietmoeras. De maatgevende waterstand varieert over rekenpunten D07 tot en met D10 tussen NAP+2,16 m en NAP + 2,23 m (Zie bijlage II Promovera uitvoer). De gehanteerde waterstand in de berekeningen is NAP m. De toegepaste waterstanden voor stabiliteitsberekeningen zijn weergegeven in Tabel 1, de freatische lijn en stijghoogte in en onder de waterkering zijn geschematiseerd conform technisch rapport Waterspanningen bij Dijken [ref.5].

8 Tabel 1 Toegepaste waterstanden voor stabiliteitsberekeningen Faalmechanisme Waterstand buitendijks [m +NAP] Waterstand dijklichaam STBI 2,2 0,5 m onder maaiveld STBU -0,5 0,5 m onder maaiveld Waterstand binnendijks [m +NAP] -0,5-0, Geotechnische randvoorwaarden Voor de beoordeling van het rietmoeras nabij de categorie-c kering zijn geotechnische randvoorwaarden afgeleid op basis van het boringen en het Waterkeringsplan [ref. 3]. Belasting op de kruin Er is rekening gehouden met zandzakken op de kruin, dit is geschematiseerd als een permanente belasting conform onderstaande schets. Elk blok is 1 m breed en 1 m hoog en heeft een soortelijk gewicht van 18 kn/m 3 (zandzakken). Grondonderzoek Boring 7103 en 6023 liggen ter plaatse van de maatgevende dwarsprofielen is gebruikt voor doorsteek Zuid en 7103 is gebruikt voor doorsteek Noord. Daarnaast zijn de sonderingen 16001, 16002, en gebruikt voor de schematisering van de grondopbouw. De toegepaste schematisering is weergegeven in Tabel 2. Om de boringen ten opzichte van NAP te refereren is de maaiveldhoogte gebruikt uit het AHN2. Voor de controle op piping is een maximale dikte van de zandlaag van 20 m aangehouden op basis van REGISII kartering uit DINOloket. Tabel 2 Toegepaste schematisering grondopbouw voor noordelijke en zuidelijke doorsteek, alle waarden geven bovenkant van de laag in m NAP Laag Noordelijke drstk Zuidelijke drstk [m + NAP] [m + NAP] (zandige) Klei toplaag 0,0 0,5 Veen -3,0-2,5 Zand -4,0-3,7 onderkant model -24,0-23,7

9 Figuur 4 Boringen nabij de categorie-c kering Sterkteparameters De sterkteparameters voor deze beschouwing zijn overgenomen uit het Waterkeringsplan [ref. 3].

10 Korreldiameter zandfractie Conform het Waterkeringsplan [ref. 3] is voor d 70 een waarde van 186 µm aangehouden. Voor deze korreldiameter is een doorlatendheid van 15 m/dag aangehouden. Omgerekend is dit een doorlatendheid van 1,74 * 10-4 m/s. 4. Beschouwing van de faalmechanismen In dit hoofdstuk wordt voor het maatgevende dwarsprofiel beschouwd wat de invloed is op de veiligheid ten aanzien van de afzonderlijke faalmechanismen van de waterkering Hoogte De kruinhoogte van de dijk wordt niet gewijzigd door de voorgestelde gedeeltelijke ontgraving. Er is ook geen sprake van een aanpassing van de golfhoogtes aangezien de golven in deze sectie niet diepte gelimiteerd zijn. Voor het faalmechanisme overloop is er dus geen beïnvloeding Stabiliteit binnenwaarts De maximale ontgraving aan de binnenzijde voor STBI is vastgesteld aan de hand van stabiliteitsberekeningen. Hierbij is de afstand van de kop van de ontgraven geul tot de kruin van de dijk gevarieerd. Er is 30 m aangehouden, omdat dan buiten het waterstaatswerk en buiten het profiel van vrije ruimte wordt gebleven en ruim kan worden voldaan aan de veiligheidseisen.. Een en ander is geïllustreerd in Figuur 5 en op tekening IJD-OTI-TEK De resultaten van de analyse zijn bijgesloten in Bijlage 2.

11 Figuur 5 Schematische weergave afstand tussen kruin en ontgraving binnenzijde Tabel 3 Berekeningsresultaat Stabiliteit binnenwaarts Locatie Faalmechanisme Stabiliteitsfactor SF huidig [-] Stabiliteitsfactor SF ontwerp [-] Doorsteek Noord STBI 2,58 1,43 Doorsteek Zuid STBI 2,06 1,27 Conclusie STBI De binnenwaartse stabiliteit van de dijk voldoet ruim aan de gestelde eisen indien de ontgraving tenminste 30 m uit de kruin van de dijk wordt aangebracht met een taludhelling van minimaal 1: Stabiliteit buitenwaarts Voor stabiliteit buitenwaarts zijn ook dwarsprofiel Noord en Zuid beschouwd waarbij de veilige afstand van 30 m vanaf de kruin zoals vastgesteld voor de STBI is overgenomen. De resultaten staan in tabel 4, de maatgevende glijcirkel voor doorsteek Noord is gegeven in Bijlage 2. Bij de berekening van doorsteek Zuid wordt de laagste veiligheid gevonden voor de ondiepere ontgraving dichter op de bestaande dijk zoals beschreven in [ref. 7], zie Figuur 6. Een berekening van de beïnvloeding van de stabiliteit door de additionele ontgraving is getoond in Figuur 7, deze berekening toont een zeer hoge veiligheid (SF = 4,07) en daarmee is aangetoond dat de additionele ontgraving geen invloed heeft op de beoordeling van de waterkering.

12 Figuur 6 Gevonden glijcirkel voor STBU Zuid, de glijcirkel gaat niet door de additionele ontgraving (SF = 1.26) Figuur 7 Detail beschouwing stabiliteit additionele ontgraving (SF = 4.07) Een schematische weergave van de beschouwde situatie is gegeven in Figuur 8 en Figuur 9. Dit geeft een vertekend beeld, vanwege de verticale verschaling. In werkelijkheid is de dijk veel flauwer en breder, zie ook tekening IJD-OTI-TEK

13 Tabel 4 Berekeningsresultaat Stabiliteit buitenwaarts Locatie Faalmechanisme Stabiliteitsfactor SF huidig [-] Stabiliteitsfactor SF ontwerp [-] Doorsteek Noord STBU 2,45 1,58 Doorsteek Zuid STBU 2,42 4,07 (1,26*) *veiligheid wordt gevonden voor ontgraving beschreven in [ref. 7]. Figuur 8 Schematische weergave afstand kruin tot ontgraving buitenzijde Figuur 9 Schematisering ontgraving buitenzijde (val na hoogwater) waarbij x en y schaal gelijk gesteld zijn Conclusie STBU De stabiliteit buitenwaarts ter plaatse van de gedeeltelijke ontgraving van de doorsteek is groter dan het reeds vergunde naastgelegen rietmoeras. De veiligheden voor de STBU zijn ruim hoger dan de benodigde stabiliteitsfactor van 1,16 [ref. 3]. Hiermee voldoet de stabiliteit buitenwaarts.

14 4.4. Piping De uitgangspunten voor piping zijn gelijk aan de gehanteerde uitgangspunten in [ref. 7]. De conclusie dat de doorsneden voldoen op faalmechanisme piping wordt dus ook vanuit die rapportage overgenomen Stabiliteit voorland De situatie voor stabiliteit voorland wijzigt niet als gevolg van het gedeeltelijk graven van de doorsteek. h dijk is nog steeds circa 3 m. Daarmee veranderd er niets aan de stabiliteit van het voorland. Figuur 10 Beoordelingsschema stabiliteit voorland Huidige situatie Als we uitgaan van een waterstand rond NAP: - h dijk = circa 2,0 m; - d = circa 3,5 m; - Δh onder = 0,5 m; - h boven = 4,0 m. - h onder = 4,5 m; - cot α boven = > 10 - cot α onder = < 6 - h fictief = 4,5 + 4 * (cot α onder / cot α boven ) - h fictief < 7.

15 Fase 1 west en verlaging van de gedeeltelijke doorsteek Als we uitgaan van een waterstand rond NAP: - h dijk = circa 3,0 m; - d = circa 3,5 m; - Δh onder = 0 m; - h boven = 6,0 m; - h onder = 3,5 m; - cot α boven = > 10; - cot α onder = < 6; - h fictief = 3,5 + 6 * (cot α onder / cot α boven ); - h fictief < 7,5. In beide gevallen wordt voldaan aan de vuistregel dat instabiliteit van het voorland niet optreedt bij een fictieve geuldiepte kleiner dan 9 m. Er is geen gevaar voor instabiliteit van het voorland Microstabiliteit Het gehele dijklichaam binnenwaarts van de binnenkruinlijn bestaat volledig uit slecht doorlatend materiaal waarmee de dijk conform [ref. 2] voldoet op microstabiliteit Stabiliteit bekleding De stabiliteit van de bekleding van de dijk wordt niet gewijzigd door de ontgraving. Voor de erosie van de onderlagen is een beoordeling uitgevoerd conform [Ref. 2]. Uit het beoordelingsschema (Figuur 11) volgt dat de stabiliteit voldoet; er wordt voldaan aan voorwaarde 2.1: De score van de toplaag op afschuiving is goed (zie berekening STBU); De maatgevende golfhoogte Hs is kleiner dan 2 m; De dikte van de kleilaag is groter dan 0,4 m (volledige kleidijk). er wordt voldaan aan voorwaarde 2.2: De stormduur is minder dan 24 uur (voor categorie c-kering wordt een stormduur van 12 uur gehanteerd [Ref. 1]; Voldoende restprofiel (volledige kleidijk)

16 Figuur 11 Beoordelingsschema erosie onderlagen [Ref. 2] Conclusie bekleding De kleibekleding op het buitentalud verslechterd niet, de kleibekleding op het ontgraven talud voldoet op erosie onderlagen. Er is voldoende klei aanwezig in het restprofiel.

17 5. Conclusie Voor alle faalmechanismen is gecontroleerd of de dijk water kan keren tot het moment van overlopen. Dit is gedaan voor de situatie dat de voorbereidende ontgraving voor de doorsteken wordt uitgevoerd tot op een afstand van 30 m uit de kruin van de categorie C kering. Uit deze analyse blijkt dat de dijk voldoet op alle faalmechanismen tot het moment van overlopen en dat de dijk ook voldoet indien het Waterschap een beheersmaatregel treft om het hoogtetekort op te vangen. In de huidige situatie voldoet de hoogte van de kering niet. De analyse van de beïnvloeding is daarom uitgevoerd inclusief de beheersmaatregel (zandzakken op de kruin). Dit betekent dat de veiligheid gewaarborgd is.

18 Referenties 1. Ministerie van Verkeer en Waterstaat (2007). Addendum op het Voorschrift Toetsen op Veiligheid 2006 m.b.t. primaire waterkeringen van de categorie c. 2. Ministerie van Verkeer en Waterstaat (2007). Voorschrift toetsen op veiligheid primaire waterkeringen 2006 (VTV2006). Den Haag. 3. Project IJsseldelta (2012). Deelproduct 3: Waterkeringsplan, planstudie IJsseldelta-Zuid. 4. Project IJsseldelta (2012). Deelproduct 4: Inrichtingsplan, planstudie IJsseldelta-Zuid. 5. TAW (2004). Technisch rapport waterspanningen bij dijken. 6. Ministerie van Verkeer en Waterstaat - Inspectie Verkeer en Waterstaat Derde toets primaire waterkeringen Landelijke toets Invloed werkzaamheden Rietmoeras fase 1 op de categorie C kering Zaaknummer: , Documentnummer: IJD , Revisienummer: 3.0, Revisiedatum:

19 Bijlage 1. Overzichtstekening rietmoeras

20 Bijlage 2. DGeo output Doorsteek Noord STBI ontgraving Critical Circle Bishop Layers 3. Klei top 2. Veen 1. Zand Phone Fax P1P2 Annex - A4 form. ctr date drw. D-Geo Stability 10.1 : _rietmoeras_drstkNoord_STBI.sti Xm : [m] Ym : [m] Radius : [m] Safety : Doorsteek Noord STBU ontgraving Shear Stress Bishop Layers 3. Klei top 2. Veen 1. Zand Phone Fax Annex - A4 form. ctr date drw. D-Geo Stability 10.1 : _rietmoeras_drstkNoord_STBU.sti Xm : [m] Ym : 5.43 [m] Radius : 9.38 [m] Safety : 1.58 Max. stress : [kn/m2] Min. stress : [kn/m2]

21 Doorsteek Noord STBI huidig Shear Stress Bishop Layers 3. Klei top 2. Veen 1. Zand Phone Fax P1P2 Annex - A4 form. ctr date drw. D-Geo Stability 10.1 : _rietmoeras_drstkNoord_huidig_STBI.sti Xm : [m] Ym : [m] Radius : [m] Safety : Max. stress : [kn/m2] Min. stress : [kn/m2] Doorsteek Noord STBU huidig Shear Stress Bishop Layers 3. Klei top 2. Veen 1. Zand Phone Fax P1P2 P1 Annex - A4 form. ctr date drw. D-Geo Stability 10.1 : _rietmoeras_drstkNoord_huidig_STBU.sti Xm : [m] Ym : [m] Radius : [m] Safety : 2.45 Max. stress : [kn/m2] Min. stress : [kn/m2]

22 - - m Doorsteek Zuid STBI STBI - Ontwerp Annex - A4 form. B6023 Dwarprofiel 1 - Rietmoeras Zuid ctr. Phone Fax date drw. D-Geo Stability 10.1 : _rietmoeras_drstkZuid_STBI.sti 10 5 P Xm : [m] Ym : 3.97 [m] 3 Radius : 7.62 [m] Safety : 1.27 Shear Stress Bishop m 2 1 Max. stress : [kn/m2] Min. stress : [kn/m2] Layers 3. Klei top 2. Veen 1. Zand Doorsteek Zuid STBI huidig, STBU en STBU Noord gelijk aan doorsnede 1 uit [ref. 7]