Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand

Transcriptie

1 Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand

2

3 Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand dr. E.P.L. Elias ir. M.D. Taal dr. L. van der Valk Deltares, 2014, B

4

5 Deltores Titel Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand Project Kenmerk ZKS-0002 Pagina's 19 /' Versie Datum Auteur Paraaf Review If, bar'goedkeuring pa{apf feb.2014 dr.ir. E.P.L. Elias~ dr. A.J.F. van der Spek J-j[) drs. F.M.J. Hoozemans J ir. M.D. Taal ' I J. dr. L. van der Valk Status definitief Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand

6

7 Inhoud 1 Samenvatting 1 2 Inleiding 3 3 Pilots in het Waddengebied, inclusief noordelijk Noord-Holland Inleiding Onderhoudssuppleties Systeemsuppleties Zandtransport rond een buitendelta Buitendelta-pilot Intermezzo: Kennis van de Waddenzee Deelconclusie Waddengebied 10 4 Pilots in de Voordelta en de monding van de Westerschelde Inleiding Vlaams-Nederlandse samenwerking in het Schelde-estuarium Samenvatting kennisleemten Kennisleemten grootschalige processen Kennisleemten processen op mesoschaal / individuele morfologische elementen Overige (niet natuurwetenschappelijke) kennisleemten Onderbouwing en Toelichting De belangrijkste beheervragen in het licht van de Beslissing Zand Toelichting / analyse Indringing van het getij Morfologisch beheer Nederlandse voorkeursstrategie Vlaamse strategie Toelichting op onderzoeksvragen / kennisleemten Grootschalig (monding, kust, estuarium tezamen) Kleinschalig (specifieke locaties langs de dijken van het estuarium) Deelconclusies Voordelta en Westerschelde 16 5 Conclusies 17 6 Referenties 19 Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand i

8

9 1 Samenvatting In deze notitie wordt op beknopte wijze onderbouwd welke pilots in welk gebied een bijdrage kunnen gaan leveren aan het verbeteren van de inzichten in grootschalig kustonderhoud na Daartoe wordt uitgegaan van de huidige systeemkennis wat de karakteristieken van de diverse onderscheiden pilots zijn, en hoe die te wegen om te komen tot een verbeterd inzicht van de werking van het kustsysteem. Dit laatste moet leiden tot verbeterd inzicht in wat de effecten van grootschaliger kustonderhoud kunnen gaan worden. Het opbouwen van ervaring in de praktijk moet gepaard gaan met goede voorbereiding, gerichte monitoring en tijdige evaluatie. De meeste aandacht zal naar verwachting uitgaan naar pilots in de zeegaten, eilanden en platen van het deelgebied Wadden, en in het mondingsgebied van de Westerschelde. De deelgebieden kust en Zuid-Hollandse en Zeeuwse Voordelta zullen naar verwachting weinig pilots huisvesten in de komende periode. De eerste jaar vanaf nu zal het huidige beleid verder geëvalueerd moeten worden en tegelijk zal op zorgvuldig gekozen locaties geëxperimenteerd moeten worden met het opschalen van het huidige beleid. Voor het Waddengebied geldt dat een grote suppletie op de rand van de buitendelta van het Zeegat van Ameland vanuit het kennistraject de voorkeur geniet en de beste optie biedt om te leren. We weten van dit eiland dat het gaat profiteren van zo n suppletie. Wat de planning betreft kan het beste toegewerkt worden naar een tijdstip vanaf 2020, omdat grote suppleties een lange voorbereidingstijd nodig hebben, om o.a. monitoringstechnieken te testen, hier ervaring mee op te doen en modellen op te zetten, onder andere om te onderzoeken waar specifiek op gelet moet worden bij het monitoren. Nederland en Vlaanderen willen beiden met sediment werken in het mondingsgebied van de Westerschelde. De plannen van Vlaanderen zijn op grotere leest geschoeid dan die van Nederland. Het Scheldeverdrag tussen Nederland en Vlaanderen zorgt voor een brede inkadering en afstemming van de wederzijdse ambities en kennisontwikkeling vindt in samenwerking plaats. In Nederland wordt een ingreep in het Oostgat en aan de noordkust van Walcheren genoemd maar beiden zullen niet voor 2020 tot uitvoering komen. Zeker de eerste zal belangrijk bijdragen aan de kennis van de morfodynamiek van het mondingssysteem leveren. Redenerend vanuit de kennishoek stellen we vast dat de hier opgevoerde grote suppleties de grootste bijdragen gaan leveren aan de vermeerdering van kennis. Grotere kennis hebben we nodig om de suppleties te volgen en de effecten ervan goed waar te nemen. Redenerend vanuit andere invalshoeken dan kennis, of vanuit andere doelen van suppleties dan alleen veiligheid, zouden andere suppletie-locaties misschien geschikter kunnen zijn. Het blijft overeind dat ook dan de kennis-vermeerderingsaspecten bij het ontwerp van die suppleties meegenomen moeten worden. Buiten kijf staat dat bij het opschalen van suppleties meervoudige doelen een belangrijke rol gaan spelen. Dat heeft consequenties o.a. voor voorbereidingstijd. Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand 1 van 19

10

11 2 Inleiding In de komende eeuw zal de Nederlandse kust worden beïnvloed door de mogelijke effecten van klimaatverandering, zoals versnelde stijging van de zeespiegel, veranderingen in het storm- en golfklimaat, neerslag en zoetwaterafvoer. Dergelijke veranderingen, in combinatie met menselijke invloeden, kunnen de morfologie en de ontwikkeling van de kust wijzigen. Het is aannemelijk dat ook de veiligheid tegen overstromingen daardoor zal worden beïnvloed. De gecombineerde deelprogramma s Wadden, Kust en Zuidwestelijke Delta van het Deltaprogramma, verder aan te duiden met 3D-combinatie hebben zich ten doel gesteld om te identificeren wat er dan mogelijk te gebeuren staat en wat daaraan gedaan kan worden. Op dit moment wordt onderzoek gedaan naar een andere vorm van kustonderhoud in het kader van het Deltaprogramma. Er is ervaring opgedaan met een inmiddels twee decennia gevestigd beleid van regelmatige kleine suppleties naar een beleid van grotere suppleties, die, indien mogelijk, minder vaak plaats gaan vinden. Het is belangrijk om nu een eerste inschatting te verkrijgen van de veronderstelde plaats en omvang van dit opgeschaalde type suppleties en tevens een route uit te stippelen naar de invulling van de toekomstige uitvoering van aangepast beleid onder invloed van Delta-beslissingen Daarnaast worden een aantal zandige pilots bestudeerd nabij de eilanden en kombergingsgebieden vooral in het Waddengebied, die toekomstig beheer van het gebied helpen faciliteren. In de 3D-combinatie wordt op dit moment gewerkt aan het voorstel voor de Beslissing Zand. Bij de uitwerking van het onderdeel onderzoek en monitoring bleek dat er nog een stap nodig is in de keuze en beschrijving van pilots (Hoeksema et al., 2014). De onderbouwing is te maken op basis van doelen en adaptatiepad 3D en de beschreven onzekerheden en kennisleemten in 3D verband. Tijdens een nadere verkenning van de vraag tijdens telefonisch overleg met de opdrachtgevers ( 3D-combinatie ) bleek het volgende: De aandacht van de 3D-combinatie ligt sterk op de Waddenkust (die bij de Kop van Noord-Holland begint), op de Westerschelde, veel minder op de Voordelta kust en niet of nauwelijks op de Hollandse kust; Nadruk ligt op een overzicht van kennisleemten en onzekerheden; Selectie van de pilots dient te geschieden op basis van criteria als kosten (uitgedrukt in zandvolumes) en baten (veiligheid, ecologie, gebruiksfuncties) voor de daarop volgende decennia (dit kunnen grove schattingen zijn), evenals hun bijdrage aan het beantwoorden van beheer- en kennisvragen. De eerste twee punten zijn in deze notitie uitgewerkt. Aan het derde punt is beperkt aandacht besteed om de in deze notitie gehanteerde redenering consequent weer te geven. In andere kaders wordt aan het derde punt meer aandacht aan besteed. Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand 3 van 19

12

13 3 Pilots in het Waddengebied, inclusief noordelijk Noord- Holland. 3.1 Inleiding Binnen de studie Voorstel voor de Beslissing Zand is gevraagd een overzicht te geven van de kennisleemten en onzekerheden, selectie van buitendelta-pilots voor 3D onderzoek en monitoring en een beschrijving van de buitendelta-pilots die in het voorstel voor de Beslissing Zand opgenomen kan worden. In het rapport van De Ronde & van Oeveren (2013) worden deze verschillende locaties al beoordeeld. In deze notitie benaderen we het probleem via een andere zienswijze en motiveren we de voordracht voor een buitendeltasuppletie op de buitendelta van Ameland anders dan strikt vanuit veiligheid geredeneerd. Een cruciale onderliggende definitie ligt in de beschrijving van het begrip buitendelta-pilot en hieraan gerelateerde suppletie. De 13 verschillende mogelijke pilotlocaties gegeven in het Memo onderbouwing voorkeurskeuzen Pilots 3D onderzoek en monitoring (Hoeksema et al., 2014), geven al aan dat het begrip pilot ruim geïnterpreteerd kan worden. Zonder een duidelijk doel of motivatie van de pilot kan er geen gefundeerde beslissing genomen worden. Vanuit kennisoogpunt kan in principe aan de hand van elk van de gepresenteerde alternatieven, kennis worden gegenereerd door uitgebreide monitoring. In deze memo definiëren we het doel van de pilot vanuit de kenniswereld redenerend als volgt (er zijn natuurlijk andere en meer belangrijke doelen van een suppletie met veiligheid voorop): door een pilot experiment moet kennis worden verkregen, waarmee we in de toekomst de Nederlandse kust efficiënt en effectief kunnen behouden, voor veiligheid of andere doelen. Als randvoorwaarde weten we ook dat we in de toekomst waarschijnlijk meer moeten gaan suppleren (mede door zeespiegelstijging). Het is nog een vraag of we met de huidige suppletiestrategie aan een toenemende vraag efficiënt kunnen voldoen of dat we nieuwe suppletiestrategieën of -vormen moeten implementeren. Er zijn twee (fundamenteel) verschillende suppletievormen mogelijk. We kunnen onderscheid maken in (1) onderhoudssuppleties en (2) systeemsuppleties. 3.2 Onderhoudssuppleties De reguliere kustlijnzorgsuppleties kunnen worden gezien als onderhoudssuppleties. De onderhoudssuppleties worden toegepast als er uit de toetsing van de BKL een overschrijding wordt geconstateerd (reactief suppleren hoewel door het grote succes het gevolgde beleid inmiddels als proactief kan worden beschouwd). Het volume is over het algemeen relatief klein (0,5 3 miljoen m 3 ). In de huidige praktijk worden 3 soorten onderhoudssuppleties toegepast, namelijk strand-, vooroever- en geulwandsuppleties. Het is opmerkelijk dat eigenlijk alleen de vooroeversuppletie onderwerp geweest is van uitgebreide monitoring en onderzoek (de NOURTEC campagne op Terschelling). Er zijn veel suppleties geëvalueerd, maar al deze evaluaties zijn gebaseerd op een beperkte monitoring (en budget) en beperkte evaluatie. Hieruit volgt dat een meer uitgebreide monitoring, analyse en evaluatie van de al bestaande suppletiestrategie op zich al een goede pilot zou zijn. Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand 5 van 19

14 3.3 Systeemsuppleties Systeemsuppleties worden toegepast voor onderhoud van het kustfundament. Een systeemsuppletie wordt niet reactief maar proactief aangelegd. Een systeemsuppletie heeft grotere dimensies dan de gebruikelijke: er is dus een schaalverschil. Deze suppletievariant beoogt de grootschalige morfologische ontwikkeling van de kust te beïnvloeden met als doel (kosten voor) het toekomstige beheer (het reactief suppleren) te verminderen. De geulwandsuppleties die in het Oostgat (2005/2009, Westerschelde buitendelta) en in het Nieuwe Schulpengat (2007, Zeegat van Texel) zijn uitgevoerd, zijn voorbeelden hiervan. De aangebrachte volumina zand zijn echter nog relatief bescheiden (5 à 6 miljoen m 3 zand). Voor een pilotstudie lijkt een groter zandvolume wenselijk in verband met de wens de ingreep langjarig te kunnen volgen. De Zandmotor is een voorbeeld van deze grote variant voor een gesloten kust. In de Voordelta en op de Noordzeekust van het Waddengebied zouden naast een zandmotor op de eilandkust ook varianten zoals grootschalige geulwandsuppleties, morfologisch baggeren en buitendeltasuppleties kunnen worden toegepast. Geulwandsuppleties Geulwandsuppleties kunnen zowel reactief als proactief worden neergelegd. De huidige geulwandsuppleties worden zo uitgevoerd dat ze bijdragen aan het behoud van de kustlijn, maar het geulgedrag wordt hierbij niet significant beïnvloed (het zandvolume is klein t.o.v. de geulvolumes). Geulwandsuppleties worden al (succesvol) toegepast, maar toch is er qua kennis nog niet voldoende onderbouwing. Een grootschalige geulwandsuppletie heeft als doel de dynamiek van de geul zodanig te veranderen dat er een positieve respons in de kustlijnontwikkeling optreedt. Het succes van deze geulwandsuppleties kan nog worden vergroot door morfologisch baggeren, dat wil zeggen dat er zand aan de ene kant van een geul wordt gebaggerd, waarna het aan de ander zijde wordt gestort. Hierdoor wordt de geul in feite verplaatst. De geulverlegging bij de Kop van Schouwen door middel van morfologisch baggeren kan als een voorbeeld hiervan beschouwd worden. Een potentieel probleem m.b.t. grootschalige geulbeïnvloeding door middel van opgeschaalde suppleties zijn mogelijke negatieve effecten. Een geulwandsuppletie wordt per definitie uitgevoerd waar al erosie optreedt. Het beïnvloeden van de geul kan een zeer grote erosie veroorzaken als de geul in onverwachte richting migreert. De huidige kennis verkregen uit het morfologisch modelleren is niet zodanig dat de geulontwikkeling t.g.v. beïnvloeding (niet-natuurlijke trend) met voldoende zekerheid kan worden voorspeld. Als toekomstige maatregel is systeembeïnvloeding van een geul zeker interessant, maar als pilot is hij misschien minder geschikt vanwege de mogelijke risico s. Buitendeltasuppleties Een voordeel van buitendeltasuppleties is dat deze niet direct in een kritisch gebied worden aangelegd. Bij een buitendeltasuppletie wordt extra zand toegevoegd op de buitendelta zodat de sedimentuitwisseling tussen buitendelta en kust positief wordt beïnvloedt. Deze werking wordt in onderstaande paragraaf verder uitgewerkt. De locatie van de buitendelta-pilot hangt samen met de morfologische problematiek van het Nederlandse kustsysteem. Het Nederlandse kustsysteem kan onderverdeeld worden in 3 min of meer gescheiden deelsystemen: (1) de Zeeuwse delta tussen de Belgische grens en Hoek van Holland, (2) de gesloten Hollands Kust tussen Hoek van Holland en Callantsoog en (3) de Waddenkust, waarbij het traject Callantsoog-Den Helder tot de Waddenkust gerekend wordt omdat het onderdeel uitmaakt van de buitendelta van het Zeegat van Texel. Ieder van deze deelsystemen heeft zijn eigen morfologische karakteristiek en ontwikkeling. 6 van 19 Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand

15 Rond de Waddenzee spelen een aantal verschillende vraagstukken welke samenkomen in de uitwerking van de buitendelta-pilots. Het is hier nodig om onderscheid te maken tussen essentiële problemen en daaraan gerelateerde systeemeigenschappen. Een systeemeigenschap is dat er veel netto sedimenttransport optreedt van de Noordzeekust naar het bekken en dat in de toekomst met zeespiegelstijging deze transporten zullen toenemen (zie paragraaf 3.4 Kennis van de Waddenzee). Een mogelijk toekomstig essentieel probleem als gevolg van deze processen is de achteruitgang van de buitendelta s, waarvoor al indicaties bestaan. Essentieel voor de buitendelta-pilots is de samenhang tussen buitendelta en aangrenzende kust. Het is belangrijk te beseffen dat een buitendelta is geen autonoom zandvolume is dat zelfstandig voor een zeegat ligt: het vormt een onderdeel van een zanddelend systeem. Een buitendelta is eigenlijk een doorgeefluik van sediment tussen de twee naastliggende eilanden en tussen de kust en het achterliggend bekken. Deze belangrijke rol is dan ook de reden waarom de kleiner wordende buitendelta s van de Waddenzee in de aandacht staan Zandtransport rond een buitendelta Langs de kust van Noord-Holland en de Waddeneilanden staat een vooral golfgedreven langstransport van zuid naar noord bij het Zeegat van Texel en het Eijerlandse Gat en van west naar oost bij de andere zeegaten (zie Fig. 3.1 voor een overzicht). Als dit langstransport de buitendelta bereikt zal een gedeelte (onder invloed van golven) via het zeegat direct over de buitenrand van de buitendelta worden getransporteerd. De term bar-bypassing beschrijft het wandelen van kleinere zandbanken over het ondiepe deel van de buitendelta. Dit proces van bar-bypassing speelt een belangrijke rol in het voeden van het stroomafwaartse (noordelijke of oostelijke) eiland met sediment. Periodiek aanlanden en het vervolgens verhelen van deze banken met de kust geven een grote zandimpuls aan het eiland. Het aanlanden van het Bornrif (rond 1986) en het verhelen met de kust van Ameland sindsdien is hiervan een goed voorbeeld. Een gedeelte van het door langstransport aangevoerde zand wordt opgenomen door de geulen. Tijdens vloed wordt dit zand het bekken ingevoerd en afhankelijk van de morfologische situatie van het bekken zal een gedeelte achterblijven. Tijdens eb wordt het merendeel echter weer naar buiten gevoerd, de buitendelta op. Dit proces herhaalt zich ieder getij. Het zand dat via de buitendelta op het stroomafwaarts gelegen eiland aankomt, draagt op langere termijn weer bij aan de voeding van het volgende zeegat en de bijbehorende buitendelta. Daarnaast wordt bij afname van de omvang van de buitendelta een deel van het zand rechtstreeks de keel van het zeegat in verplaatst. Een voldoende grote zandvoorraad op de buitendelta lijkt op lange termijn ook voor het bekken essentieel. Bij voldoende zandaanbod en voldoende netto transportcapaciteit naar het bekken is het de verwachting dat de platen in het bekken met de zeespiegelstijging meegroeien Buitendelta-pilot De tijd- en ruimteschalen van morfologische veranderingen van een buitendelta zijn zeer groot. Zelfs een suppletie ter grootte van de Zandmotor is slechts gering t.o.v. het totale zandvolume van een buitendelta. Voor een buitendelta-pilotexperiment is het daarom noodzakelijk goed na te denken over de locatie van de suppletie. Suppleren in bijvoorbeeld de getijgeulen zal de in- en uitgaande zandtransporten en daarmee de zandvoorraad van de buitendelta (maar ook het bekken) positief beïnvloeden. Een probleem is echter dat deze suppleties zeer moeilijk te monitoren zijn. Het sedimentvolume wordt snel opgenomen in de zeegatcirculatie en wordt daarmee verspreid over een groot oppervlak. Dit betekend dat het zeer lang zal duren voordat de aanliggende eilanden hier van profiteren. Bovendien zal een Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand 7 van 19

16 eventueel positief effect op de eilandkust niet direct aan een specifieke oorzaak toe te schrijven zijn. Een interessante suppeletie-variant is het beïnvloeden van de bar-bypassing cyclus. Een suppletievolume van 10 tot 20 miljoen m 3 (de grootte-orde van de Zandmotor) is vergelijkbaar met het volume van een natuurlijke zandbank in de buitendelta. Deze banken migreren relatief snel (orde jaren) met behoud van vorm. Dit maakt ze zeer geschikt om te volgen middels een monitoringsprogramma. Het idee achter een dergelijke pilot is de barbypassing te versnellen, waardoor aanlandingen op de kust plaatsvinden met een hogere frequentie. Deze suppleties dragen op deze manier direct bij aan het behoud van het aanliggende eiland. Op langere termijn (orde decennia) zou dit de suppletiebehoefte van de eilanden kunnen verkleinen. Deze suppleties dragen echter niet allen bij aan het behoud van het eiland, maar ook aan behoud van het sedimenthuishouding van de buitendelta. Na aanlanding zal het sediment zich zowel langs de kust als naar het bekken toe herverdelen. Het sediment dat zich langs het eiland verplaatst draagt niet alleen bij tot behoud van het eiland op midden-lange termijn, maar draagt op langere termijn ook bij aan de zandhuishouding van het stroomafwaarts gelegen zeegat. Eigenlijk is de aanlanding een natuurlijke zandmotor; een suppletie met een volume van tientallen miljoenen m 3. Samenvattend kunnen we stellen dat het idee achter de buitendelta (rand)suppletie het beïnvloeden van dit bar bypassing proces is. de vraag is: kunnen we door suppleties op de buitendelta de natuurlijke bar-bypassing stimuleren zodat de sedimentuitwisseling tussen buitendelta en kust positief wordt beïnvloed? Dit extra zand draagt niet alleen bij tot behoud van de eilanden, maar door de werking van de zeegatsystemen kan dit ook bijdragen tot behoud van de buitendeltavolumes en tot behoud van voeding van de Waddenzee. Buitendeltasuppleties kunnen eigenlijk in vrijwel alle zeegaten van de Waddenzee worden uitgevoerd. Twee mogelijkheden zijn bijvoorbeeld op de buitendelta van het Zeegat van Ameland en op de buitendelta van het Zeegat van Texel (bij de Noordelijke Uitlopers van de Noorderhaaks). De redenering voor Ameland is als volgt: Op de buitendelta van het Zeegat van Ameland hebben we een natuurlijke bar cyclus geobserveerd. Ook is hier nu al een tweede bar-bypassing cyclus duidelijk zichtbaar. Beïnvloeding door een mega-suppletie en monitoring van deze cyclus geeft hier een meerwaarde in de kennisontwikkeling. Kunnen we bijvoorbeeld met de kennis van de buitendelta-pilot de oorspronkelijke cyclus reproduceren? Daarnaast is het Zeegat van Ameland het zeegat waarvan de meeste data beschikbaar is en is er op de kust van Ameland al een aantal jaren een significante suppletie-inspanning binnen de huidige kustlijnzorgprogramma. Naar aanleiding van die grote suppletie-inspanning zijn uitvoerige evaluaties uitgevoerd en heeft ook uitgebreide ecologische monitoring plaatsgevonden. Tenslotte kan opgemerkt worden dat het Zeegat van Ameland en zijn buitendelta het minst verstoord zijn door menselijke ingrepen in het verleden. 3.4 Intermezzo: Kennis van de Waddenzee In de studie Elias et al. (2012; Fig. 3.1) wordt geconstateerd dat er grootschalige veranderingen zijn opgetreden in het Waddensysteem. Hierbij zijn in de periode grote hoeveelheden sediment vanuit de kust, eilanden en buitendelta de Waddenzee in verplaatst (orde miljoen m 3 sediment). Sedimentuitwisseling tussen kust en achterliggend bekken gebeurd door zowel natuurlijke processen als menselijke ingrepen. In een natuurlijk zeegatsysteem vindt een herverdeling van sediment plaats waarbij op den duur een evenwicht ontstaat tussen stroming en volumes van geulen en platen in buitendelta s, bekken en zeegat. Dit is een dynamisch evenwicht, waarin bijvoorbeeld als gevolg van zeespiegelstijging extra zand wordt geïmporteerd ter compensatie. Bovenstaand inzicht is in vele studies uitgewerkt in empirische relaties en conceptuele modellen. Toch blijken deze concepten in de praktijk niet de geobserveerde ontwikkelingen in de Waddenzee te verklaren. 8 van 19 Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand

17 Elias et al. (2012) concluderen dat de ontwikkeling van de Waddenzee gedomineerd wordt door de ingrepen in het kustsysteem. Deze ingrepen zijn bijvoorbeeld de afsluiting van de Zuiderzee en Lauwerszee waardoor het kombergend oppervlak van deze bekkens is afgenomen. Daarnaast zijn de begrenzingen van het systeem vastgelegd. Het bekken is omzoomd door dijken. De eilandkusten worden juist weer in stand gehouden door suppleties, de eilanden liggen daardoor min of meer vast. Figuur 3.1 Overzicht van zeegaten in de Waddenzee (bron: Elias et al. 2012) Over de laatste eeuw (sinds 1925) hebben we gedetailleerde bodemopnames, die de basis vormen van ons inzicht in de ontwikkeling van het systeem. De morfologische ontwikkeling van de Waddenkust (en die van het noordelijke deel van Noord Holland) wordt op dit moment gedomineerd door een zandverlies richting het bekken en een vorm- en volumeverandering van de buitendelta. Hierdoor zijn de volumes van de buitendelta s afgenomen. Op zich is het afnemen van het buitendeltavolume niet het probleem. Het is mogelijk dat de buitendelta s juist teveel zand bevatten t.o.v. de veranderde randvoorwaarde van het bekken. Wat nu precies dit volume moet zijn is niet bekend. Wat we wel weten is dat de volumeafname van de buitendelta s tijdelijk voor grote sedimentpulsen richting de eilanden heeft gezorgd. De aanlanding van de strandhaak op Schiermonnikoog is een goed voorbeeld, maar ook op de andere eilanden is dit zichtbaar. Met een afnemend buitendeltavolume is het de verwachting dat de (extra) voeding richting de eilanden ook afneemt. Met de keuze de eilandkusten voor een groot deel op zijn plaats te houden, betekent dit dat er in de toekomst meer gesuppleerd zal moeten worden. Het is de vraag of suppleties op het eiland dan nog toereikend zijn. Het idee achter buitendeltasuppleties is niet zozeer het behouden van het volume van de buitendelta, maar het behoud en misschien vergroten van de sediment by-passing over de buitendelta naar het aanliggende eiland. Kunnen we door het aanbrengen van kunstmatige bypassing bars de frequentie en het zandvolume van aanlandende bars positief beïnvloeden? Dit heeft als voordeel dat zand efficiënt (met grotere schepen in relatief diep water) kan worden aangebracht. Maar dit zand wordt vervolgens natuurlijk verspreidt door het gehele systeem. Op diep water geeft dit initieel een verstoring, maar in het dynamische gebied van de ondiepe vooroever (aanlandingszone) is er een natuurlijke verspreiding van het zand. Het aangebrachte zand komt zowel ten goede aan de eilanden, maar kan ook bijdragen aan het Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand 9 van 19

18 stand houden van de zandtoevoer naar het bekken toe. De eventuele risico s in zijn in deze omgeving beperkt en kunnen indien gemakkelijk gemitigeerd worden. De hypothese is dat het vasthouden van de waddenkust op langere termijn, goedkoper en efficiënter kan door het uitvoeren van grote megasuppleties op de oostrand van de buitendelta s. Grote hoeveelheden zand zijn hier relatief goedkoop aan te leggen en de hoeveelheid zand nodig voor conventionele (relatief dure) suppleties zal hierdoor verkleinen. Doel van een buitendelta-pilot is het verkrijgen van meer kennis ter onderbouwing van deze hypothese. Het effect van variaties in randvoorwaarden op de mogelijke ontwikkeling moet in aanvulling hierop onderzocht worden door middel van gevoeligheidsanalyses met een betrouwbaar model. 3.5 Deelconclusie Waddengebied Voor het Waddengebied geldt dat een grote suppletie op de rand van de buitendelta van het Zeegat van Ameland vanuit het kennistraject de voorkeur geniet en de beste optie biedt om te leren. We weten van dit eiland dat het gaat profiteren van zo n suppletie. Wat de planning betreft kan het beste toegewerkt worden naar een tijdstip vanaf 2020, omdat grote suppleties een lange voorbereidingstijd nodig hebben, om o.a. monitoringstechnieken te testen, hier ervaring mee op te doen en modellen op te zetten, onder andere om te onderzoeken waar specifiek op gelet moet worden bij het monitoren. 10 van 19 Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand

19 4 Pilots in de Voordelta en de monding van de Westerschelde 4.1 Inleiding Zowel langs de Waddenzee als op de Voordelta treden grote morfologische veranderingen op. Deze veranderingen zijn mede geïnitieerd en (over de laatste decennia) gedomineerd door menselijk ingrijpen. Er is echter een essentieel verschil tussen beide gebieden. Bij de Waddenzee vindt er een aanpassing plaats in een kustsysteem met een beperkte zandvoorraad. In het noordelijk deel van de Voordelta treedt er juist een verandering op met een overvloed aan sediment. Dit laatste is vooral zichtbaar in de Haringvliet- en Grevelingenmonding (Fig. 4.2). Na afsluiting van de achterliggende estuaria vindt er hier herverdeling van zand plaats. Er is een overschot aan zand in de voormalige buitendelta s. Het overvloedige zandaanbod (aanbod >> vraag) zorgt ervoor dat de kust zich in de richting van een gesloten kustsysteem ontwikkeld. Een pilot in de vorm van een buitendeltasuppletie is hier uit morfologisch oogpunt niet zinvol omdat er al een overschot aan zand aanwezig is. In de Westerschelde- en Oosterscheldemonding zien we weer een andere situatie, met wel een verlies van sediment. De Vlakte van de Raan en de Banjaard verliezen structureel zand. Het sedimentvraagstuk voor de Westerscheldemonding, dat verder centraal staat in dit stuk, is anders dan bij de zeegaten in de Waddenzee. Er wordt sediment gedeeld met een groot estuarium, met een eigenstandige zandvraag. De problematiek van de aanliggende kusten (met name Walcheren) is meer gerelateerd aan een naar de kust migrerende geul (Oostgat) en minder aan een verandering van het plaatareaal (zoals in het voorgaande hoofdstuk). De morfologie van het Oostgat heeft ook invloed op de waterbeweging binnen het estuarium, welke weer medebepalend is voor het plaatareaal binnen in het estuarium. Een grootschalige suppletie op de buitendelta is in deze context niet het soort pilot voor grootschalig sedimentbeheer waarvan het meest geleerd kan worden. Bij de monding van de Westerschelde zal dit altijd gekoppeld moeten zijn aan het beïnvloeden van de getijgeulen. Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand 11 van 19

20 Figuur 4.1 Overzicht van de Zuidwestelijke Delta met Voordelta en Westerscheldemonding (Elias, in voorbereiding). 4.2 Vlaams-Nederlandse samenwerking in het Schelde-estuarium Voor een goed inzicht in de problematiek rondom het Schelde-estuarium wordt eerst de context van de Vlaams-Nederlandse samenwerking in beleid en beheer geschetst. De urgenties en kennisleemten voor het Schelde-estuarium worden via de Vlaams- Nederlandse Scheldecommissie (VNSC) met Vlaanderen besproken en vastgesteld. In 2013 heeft de VNSC een evaluatie uitgevoerd van het Verdrag op het gebied van de samenwerking ten aanzien van het beleid en beheer van het Schelde-estuarium. Daarbij is ook geïnventariseerd welke (nieuwe) ontwikkelingen relevant kunnen zijn op weg naar het streefbeeld van een duurzaam en vitaal Schelde-estuarium: de Agenda voor de Toekomst. De thema s daaruit geven de focus van de VNSC voor het komende decennium. In de Agenda voor de Toekomst staat dat waterveiligheidsstrategieën, die in het kader van het Deltaprogramma in Nederland worden ontwikkeld, worden gedeeld met Vlaanderen. Doel is te komen tot een gezamenlijke invulling van de langetermijnstrategie voor de waterveiligheid van het Schelde-estuarium. In het voorjaar van 2014 wordt het Plan van Aanpak voor het onderdeel Onderzoek en Monitoring van de Agenda voor de Toekomst besproken en wordt het voorlopig vastgesteld. Voor een uitgebreide beschrijving van de urgenties en kennisleemten wordt daarom verwezen naar dat Plan. 12 van 19 Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand

21 4.3 Samenvatting kennisleemten De prioritaire kennisleemten voor het systeem Schelde-estuarium, monding en aanliggende kust (ontleend aan de Agenda voor de Toekomst en samengevat in het licht van de beslissing zand ) zijn: Kennisleemten grootschalige processen a. De sedimentbehoefte van het gehele Schelde-estuarium en de te onderscheiden deelsystemen voor het behoud van functies op de lange termijn. b. De rol van bodemligging en sedimentbeheer van monding en kust op de waterstanden in het estuarium, de sedimentvoorraden ervan en de ontwikkeling van het (meer)geulenstelsel (gezien het doel behoud fysische systeemkenmerken ). c. De aandrijvende krachten voor de slibhuishouding in kust en estuarium gezamenlijk. d. De beschikbaarheid van systeemkennis en instrumenten waarin het gedrag van de kust en het estuarium gezamenlijk beschouwd wordt Kennisleemten processen op mesoschaal / individuele morfologische elementen e. Het gedrag (historische ontwikkeling, aandrijvende krachten) van geulen in de monding, vooral de Walvischstaart en het Oostgat f. Mogelijkheden tot sedimentbeheer op de vooroever (binnen het estuarium) en de ecologische respons van dat beheer Overige (niet natuurwetenschappelijke) kennisleemten g. Vraagstukken m.b.t. de ruimtelijke inrichting (waar onder de wettelijke verplichtingen t.a.v. scheepvaart). Belangrijk vanwege de ruimtedruk die er nu al in het huidige beheer is. h. Wat zijn de bepalende factoren voor draagvlak en bereiken van goede deltagovernance bij het ingrijpen in het sedimentbeheer? i. Welke problemen treden er op bij implementatie van grootschalig sedimentbeheer, met name gezien de huidige natuurwetgeving? j. Hoe kan de Vlaams-Nederlandse samenwerking nog verder verbeteren, in het bijzonder kijkend naar de rol van niet-nationale overheden en andere actoren? 4.4 Onderbouwing en Toelichting De Agenda voor de Toekomst kent acht thema s in het onderdeel Onderzoek en Monitoring. Voor die thema s is er behoefte voor verdere gezamenlijke verkenning: 1. Strategieën voor waterveiligheid lange termijn (vergelijken / leren) 2. Instrumentarium en beleid waterveiligheid (vergelijken / leren) 3. Kust en voordelta (duurzaam beheer van) 4. Zoetwaterbeheer 5. Maatregelen toename getijslag 6. Slibhuishouding en risico systeemomslag 7. Morfologische effecten sedimentstrategie 8. Gedragen visie natuurontwikkeling Voor het 3D-verband / Beslissing Zand zijn vooral de thema s 1, 3, 5 en 7 relevant (cursief in bovenstaande lijst). Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand 13 van 19

22 4.5 De belangrijkste beheervragen in het licht van de Beslissing Zand Het onderdeel Onderzoek en Monitoring wordt ingevuld op basis van de actuele beheervragen vanuit Vlaanderen en Nederland. Voor de context van de Beslissing Zand zijn deze als volgt samengevat: 1. Hoe kan sedimentbeheer bijdragen tot het verder verbeteren van de waterveiligheid, via demping van de getijslag en/of het meer robuust maken van de keringen? 2. Welke invloed heeft dit op de kosten voor waterveiligheid op de lange termijn? 3. Ontwikkel en valideer een sedimentstrategie (baggeren en storten, zowel zand als slib) die optimaal is voor alle gebruikers / functies. Bij de doelstellingen horen in ieder geval: * demping van getij(slag), * beperken hydraulische belasting op oevers * baggerinspanning/kost reduceren, en * Ecologisch waardevolle habitats creëren / in stand houden. Uit deze vragen blijkt dat een grote rol aan het sedimentbeheer wordt toegekend. Voor drie onderwerpen wordt gevraagd wat de bijdrage kan zijn aan vermindering van de getijindringing: 1. Binnen de grenzen van het huidige sedimentbeheer, (storten baggerspecie, zandwinning) 2. Welke bodemveranderingen ten westen van Bath / Hansweertkunnen bijdragen? 3. Wat is de ruimte voor het beheer op de Boven-Zeeschelde om deze ontwikkeling te keren? 4.6 Toelichting / analyse Indringing van het getij De veiligheidsopgaven (in het bijzonder de ontwikkeling van de hoogwaterstanden) in het Schelde-estuarium zijn in het verleden, zeker in de meer stroomopwaarts gelegen delen, vooral bepaald door de veranderde voortplanting van het getij. Verloop gemiddelde getijslag langs het estuarium 5.50 Westkapelle Vlissingen Terneuzen Hansweert Bath Liefkenshoek Antwerpen Schelle Tielrode St Amands Dendermonde Schoonaarde Uitbergen Melle Getijslag [m] X [km] Figuur jarig gemiddelde getijslag langs het Schelde-estuarium voor opeenvolgende decaden tussen 1901 en 2010 (Consortium, 2013). 14 van 19 Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand

23 Het getij in het Schelde-estuarium vertoont al sinds de Middeleeuwen een sterke verandering als gevolg van morfologische verandering en uitbreiding van het estuarium. Deze verandering gaat nog steeds door, maar de afgelopen eeuw vooral onder invloed van menselijk handelen (inpolderen, verdiepen). De getijslag (het verschil tussen laag- en hoogwater) is de afgelopen eeuw verder toegenomen (Fig. 4.1), vooral bovenstrooms van Hansweert, met toenames van meer dan een meter in het Vlaamse deel van het estuarium. Deze verandering is bovenop de historische zeespiegelstijging gekomen. Voor het Vlaamse deel van het estuarium is de verandering in hoogwaters door verdere indringing van het getij dus veel ingrijpender. Mogelijk doet zich daar wel een knikpunt voor het beleid voor, in combinatie met de slibhuishouding. Hiervoor is nader onderzoek voorzien in Morfologisch beheer Het morfologisch beheer van het Schelde-estuarium heeft het werken met sediment als essentieel element. Het grijpt in op de bodemligging en omvat vaargeulonderhoud (baggeren en storten, leidend tot interne herverdeling van sediment) en zandwinning. Voor de toekomst wordt een verder geïntegreerd sedimentbeheer voorzien. Momenteel wordt beheer uitgevoerd via flexibel storten. Dit principe is ingevoerd met de vergunningverlening rondom de laatste verruiming van de vaarweg. Het behelst een flexibele invulling van de stortruimte in de vergunning, gericht op alle functies van het estuarium (maar in de praktijk krijgt vooral de ontwikkeling van ecologisch waardevol gebied de aandacht). Het wordt uitgevoerd via gezamenlijke besluitvorming van de Vlaamse en Nederlandse beheerders. Het principe van flexibel storten kan verbreed worden naar meer onderdelen van het sedimentbeheer van het estuarium. Dat betekent ten eerste meer dan de Westerschelde, dus zowel het sedimentbeheer in de Beneden Zeeschelde als van de havens erbij betrekken, maar ook de monding en kust kunnen binnen de scope gaan vallen. Ten tweede kan de verbreding betekenen dat het toetskader (de doelen van het storten) wordt verbreed: ook inzetten om getijslag en slibhuishouding in Zeeschelde te verbeteren. Het mede afwegen van de invloed van de stortstrategie op de ontwikkeling van de getijslag is tot nu toe geen onderdeel geweest van het beoordelingskader flexibel storten Nederlandse voorkeursstrategie De Nederlandse voorkeursstrategie voor het estuarium Westerschelde is bekend en bestaat uit de huidige strategie, verbeterd door meer te werken met sediment. De monding wordt hierbij ook genoemd. De ideeën voor sedimentbeheer binnen het estuarium zijn gericht op het nog slimmer storten van baggerspecie en het stoppen van de zandwinning. Storten van baggerspecie kan, als aanvulling op de bestaande stortstrategie in principe ook ingezet worden voor het verder robuust maken van de waterveiligheid door verhogen van de voorlanden van de keringen. Hierbij is synergie met natuurlijkheid te zoeken. De insteek is dit idee te ontwikkelen via pilots Vlaamse strategie Ook de Vlaamse regering heeft, in het kader van Vlaamse Baaien / kustveiligheid, duidelijk gemaakt dat zij wil gaan kiezen voor meer werken met sediment. In de VNSC-vergadering van 26 november 2013 heeft Vlaanderen Nederland...uitgenodigd om gezamenlijk na te denken over de prominente rol van de Scheldemonding in een robuuste bescherming tegen superstormen, zonder dat de huidige functies van het Schelde-estuarium in het gedrang komen (en waar mogelijk deze functies kunnen versterken). Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand 15 van 19

24 4.7 Toelichting op onderzoeksvragen / kennisleemten Grootschalig (monding, kust, estuarium tezamen) Het mondingsgebied is een integraal deel van het estuarium, maar de interactie met het meergeulenstelsel in de Westerschelde, als ook de eigen evolutie van de monding zijn minder goed gekend dan de Westerschelde. Er is daarvoor een inhaalslag nodig. Het gaat om kennis over: (i) Wat heeft de evolutie van de sedimenthuishouding in het mondingsgebied en aangrenzende kusten bepaald? (ii) (iii) (iv) (v) Wat waren daarbij de aandrijvende krachten? Wat is de rol van het mondingsgebied op de water- en sedimentuitwisseling tussen Westerschelde en monding en in welke mate bepaalt dit de grootschalige evolutie van het estuarium? Wat is de rol van de geulen (Wielingen, Oostgat en vroeger ook Walvischstaart) daarin? Wat betekent het antwoord op bovenstaande deze vragen voor mogelijke maatregelen ter verbetering van de waterveiligheid langs de kust en in het estuarium? Welke (principe)oplossingen zijn mogelijk in het mondingsgebied? Kleinschalig (specifieke locaties langs de dijken van het estuarium) Voor de komende eeuw krijgt het estuarium mogelijk te maken met een versnelde zeespiegelstijging en een verandering in overheersende windrichting en daardoor golfbelasting. Het totaal van alle extra opgaven (getijslag, zeespiegelstijging, wind) is nog niet via berekeningen gekwantificeerd tot mogelijke opgaven in 2050, 2100 etc. Zulke berekeningen worden noodzakelijk bij het bepalen voor pilots waarbij meer sediment langs de huidige dijken gebracht zou worden. 4.8 Deelconclusies Voordelta en Westerschelde Een pilot in de vorm van een buitendeltasuppletie in de Haringvliet- en Grevelingenmonding is uit morfologisch oogpunt niet zinvol omdat daar al een overschot aan zand aanwezig is. De Oosterscheldemonding staat minder in de belangstelling dan de Westerscheldemonding. Nederland en Vlaanderen willen beiden met sediment werken in het mondingsgebied van de Westerschelde. Het Scheldeverdrag tussen Nederland en Vlaanderen zorgt voor een brede inkadering en afstemming van de wederzijdse ambities en kennisontwikkeling vindt in samenwerking plaats. In Nederland wordt onder meer een ingreep in het Oostgat genoemd. Een grootschalige suppletie hier zal altijd gekoppeld zijn aan het beïnvloeden van het gedrag van deze getijgeul. Dit is in de geschetste context niet het soort pilot voor grootschalig sedimentbeheer waarvan het meest geleerd kan worden. 16 van 19 Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand

25 5 Conclusies Redenerend vanuit de kennisontwikkeling stellen we vast dat een grote suppletie op de rand van de buitendelta van het Zeegat van Ameland de voorkeur geniet en de beste optie biedt om te leren. Een suppletie op deze locatie gaat de grootste bijdrage leveren aan de vermeerdering van kennis. Daarnaast is er ook meer kennis van monitoring nodig om de suppleties te volgen en de effecten ervan goed waar te nemen. Redenerend vanuit andere invalshoeken dan kennis, of vanuit andere doelen van suppleties dan alleen veiligheid, zouden andere suppletielocaties misschien meer geschikt kunnen zijn. Het blijft overeind dat ook dan de kennis-vermeerderingsaspecten bij het ontwerp van die suppleties meegenomen moeten worden. Buiten kijf staat dat bij het opschalen van suppleties meervoudige doelen een belangrijke rol gaan spelen. Dat heeft consequenties o.a. voor voorbereidingstijd. Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand 17 van 19

26

27 6 Referenties Consortium Deltares-IMDC-Svasek-Arcadis (2013): G-8: Aanvullend onderzoek historische ontwikkeling getij. Elias, E. (2012): Buitendelta's: samenvatting bestaande kennis en opties voor zandsuppletiepilots. Deltares rapport Elias, E., A. Oost, A. Bruens, J. Mulder, A. van der Spek, J. de Ronde, Z. Wang & J. Stronkhorst (2012): Buitendelta's: samenvatting bestaande kennis en opties voor zandsuppletie-pilots, Deltares rapport Heteren, S. van, A.P. Oost, A.J.F. van der Spek & E.P.L. Elias (2006): Island-terminus evolution related to changing ebb-tidal-delta configuration: Texel, The Netherlands. Marine Geology, 235, Hoeksema, R., B. Bulsink & S. Brasser (2014): Memo onderbouwing voorkeurskeuzen pilots 3D onderzoek en monitoring, 7 pp. Ronde, J.G. de, & M.C. van Oeveren - Theeuwes (2013): Quickscan Pilot Megasuppletie Zeegatsysteem (MESUZ), Deltares rapport Internet: Onderbouwing 3D Pilots Deltaprogramma, Cruciale Beslissing Zand 19 van 19