Pilootproject "Stortstrategie Walsoorden": een nieuwe benadering voor bet beheren van de morfologie van de Westerschelde

Transcriptie

1 Y. Plancke en S. Ides Vlaam se O verheid, W aterbouwkundig Laboratorium, onderzoeksgroep Hydraulica en Morfologie Pilootproject "Stortstrategie Walsoorden": een nieuwe benadering voor bet beheren van de morfologie van de Westerschelde H et Port of Antw erp Expert Team (PAET) formuleerde in 2001 het idee om baggerspecie aan te wenden om het Schelde-estuarium morfologisch en ecologisch gezonder te maken. A is pilootproject binnen dit morfologische beheer stelde PAET voor baggerspecie aan te brengen aan de zeewaartse punt van de plaat van Walsoorden. M et dit idee wordt proactief bijgedragen aan de doelstellingen van de Lange Termijn Visie voor het Scheldeestuarium. De haalbaarheid van deze nieuwe stortstrategie werd in door het Waterbouwkundig Laboratorium onderzocht. O ndanks het feit dat geen van de resultaten de haalbaarheid tegensprak, bleek definitief uitsluitsel slechts mogelijk na uitvoering van een proefstorting in de natuur. Eind 2004 werd gedurende 1 m aand m 3 zand met behulp van een diffuser aangebracht nabij de plaat van Walsoorden. De stortproef werd opgevolgd met een intensief monitoringprogramma, met zowel aandacht voor morfologische ais ecologische ontwikkelingen. O p morfologisch gebied is de stortproef een succes: één jaar na uitvoering van de proef ligt nog 85% van het materiaal ter plaatse. O ok de ecologische monitoring heeft geen negatieve effecten getoond. In 2006 werd de stortproef verdergezet: een tweede storting van m 3 zand werd aangebracht aan de zeewaartse plaatpunt. N et zoals bij de eerste stortproef wordt er een intensief morfologisch en ecologisch monitoringprogramma uitgevoerd. Inleiding Jaarlijks w ordt er in de W esterschelde tussen 8 en 10 miljoen m 3 zand g e b a g g e rd om de to eg an g tot de S cheldehavens te o n d erh o u d en. Dit zand w ordt hoofdzakelijk in de nevengeulen gestort. Bij een nieuwe verruiming van de vaargeul - g e pland in zou éénm alig 7 miljoen m 3 extra g e b ag g e rd m oeten w orden. O m d a t weinig zand w ordt uitgewisseld tussen het estuarium en de zee, geniet het terugstorten binnen het estuarium (verplaatsen van specie binnen het systeem) sterk de voorkeur op het storten in zee (definitief verwijderen uit het syteem). In vroeg het G em eentelijk H avenbedrijf A ntwerpen a a n een internationaal experten team (PAET - Port of Antwerp Expert Team) advies over de haalb aarh eid van een verdere verruiming van de vaarroute in de W esterschelde. Het terugstorten van stijgende hoeveelheden baggerspecie werd ais een g e v aa r voor het instandhouden van het m eergeulenstelsel gezien. PAET ontwikkelde een nieuw e stortstrategie w aarbij b a g g ersp e c ie de natuurlijkheid van het estuarium kan vrijwaren en zelfs verbeteren. Ze stelden een proefproject voor ter staving van de h a alb aarh eid van deze strategie. Plaat van Walsoorden O p basis van een historische analyse van b odem - kaarten werd vastgesteld d at de zeew aarse punt van de plaat van W alsoorden g ed u ren d e de laatste halve eeuw sterk g eëro d ee rd werd (zie figuur 1). Deze evoluties w erden waarschijnlijk tew eeg g ebracht d o o r veranderingen in het geulenstelsel tussen Terneuzen en H answ eert, w a a r d o o r de vloedstrom ing n a a r d e plaat wijzigde. PAET stelde voor om baggerspecie a a n te brengen bij de kop van de plaat ("4"). H ierdoorzou een betere scheiding van de stroming tussen eb- (Zuidergat "2") en vloedgeul (Schaar van W aard e "3") verkregen w orden, w at de instandhouding van het m eergeulenstelsel versterkt. Bovendien zou het zelfero d eren d e verm ogen van de stroming boven de drem pel van H answ eert to en em en, w a ard o o r de Figuur 1: Morfologische evolutie Plaat van Walsoorden flinks rechts 2003J 1. P la a t v a n W a ls o o r d e n 2. Z uidergat (ebgeul) 3. S c h a a r v a n W a a r d e (v lo e d g e u l). S tortgebied " plaatpunt" > + 6 m NAP + 3 m to t + 6 m NAP + 0 m to t + 3 m NAP 3 m to t + 0 m NAP - 5 m to t - 3 m NAP 10 m to t - 5 m NAP ; -20 m tot - 10 m NAP -3 0 m to t - 20 m NAP < 30 m NAP «< Congres Watersysteem ken nis

2 baggerinspanning hier zou afnemen. Een derde en laatste effect zou het afnemen van de stroomsnelheden in ondiep water rond en boven de plaat zijn, wat vanuit ecologisch standpunt een meerwaarde is. H aalbaarheidsonderzoek In en ond erzoch t het W aterbouwkundig Laboratorium Borgerhout in opdracht van ProSes (Projectdirectie Ontwikkelingschets Schelde-estuarium) de haalbaarheid van deze nieuwe stortstrategie. Het onderzoeksprogramma omvatte de analyse van historische gegevens, metingen op de Westerschelde en het gebruik van schaalmodellen en computermodellen. Terreinmetingen met behulp van vlotters gaven een goed beeld van de stromingen nabij de plaat. O ok werd de beweging van de zandkorrels gemeten. Het computermodel en het bestaande schaalmodel dienden, aanvullend aan de terreinmetingen, een beter beeld te geven van de stromingen rondom de plaat. Deze resultaten (zie Figuur 2) gaven aan dat de zeewaartse punt van de plaat van Walsoorden tijdens de eb in een luwte komt te liggen, gecreëerd door de droogvallende plaat, terwijl de plaat tijdens de vloed de stroming opsplitst richting de ebgeul (Zuidergat) en de vloedgeul (Schaar van Waarde). Hieruit volgde de conclusie dat baggerspecie, gestort langs de punt van de plaat, zich hoofdzakelijk tijdens de vloedperiode zou verplaatsen, dus naar de plaat toe. Om het effect van een storting in de natuur te bestuderen, werden in het schaalmodel hoopjes kunststofkorrels aangebracht. Hiermee werd nagegaan hoe de aangebrachte baggerspecie zich in de natuur zou verplaatsen. Op deze manier kon de meest geschikte stortplaats gekozen worden (zie Figuur 3). Alle resultaten in het haalbaarheidsonderzoek gaven aan dat de strategie haalbaar was, maar volgens de onderzoekers zou alleen een proefstorting in de natuur definitief uitsluitsel kunnen geven. Een groep internationale experten, aangesteld door ProSes, onderschreef deze conclusies in een "second opinion". Figuur 2: Snelheden tijdens maximum eb (links) en maximum vloed (rechts) uit numeriek model S u rfa c e vclocityc m /a): Iac v e l lin e a and C ontour lineac black); B a th y m e try : C o n to u r lineac gray? <o.o <0.2 <0.4 <0.8 < 1.0 <1.2 q ' 1,4 <2.0 >2.0 S u r f a c e velocityc m /e.): Iso v e l lin e a a n d C o n to u r lineacblacjts; B a th y m e try : C o n to u r lin e s tg ra y ) <0.0 g < 0.2 <0.4 <0.8 g < 1.0 <1.2 <1.4 <1.6 <1-8 <2.0 >2.0 Figuur 3: Onderzoek optimale stortlocatie met beweegbaar materiaal ín fysisch schaalmodel O Congres Watersysteem ken nis

3 Stortproef Opvolging en beoordeling Het terugstorten van baggerspecie in de Westerschelde is vastgelegd in de W V O -vergunning (Wet Verontreinigde O ppervlaktewateren). In deze d o o r N ed erlan d o p g e le g d e vergunning zijn v oor de W esterschelde een aantal gebieden gedefinieerd w a a rin jaarlijk s e e n b e p a a l d e h o e v e e lh e id o nderhoudsbaggerspecie m ag gestort w orden. De voorgestelde stortlocatie viel binnen het vergunde stortgebied "S ch aar van W aard e" en een in situ stortproef w as dus mogelijk binnen de vigerende vergunning. Er werd voorgesteld m 3 te storten. Deze hoeveelheid is enerzijds groot g e noeg om een m orfologische verandering w aar te kunnen nem en, anderzijds klein g e n o eg m o c h ten zich ongew enste effecten voordoen. PAET had in 2001 reeds voorgesteld gebruik te m aken van een speciale sproeikop om in ondiep w ater te storten en daarbij zo weinig mogelijk het milieu te verstoren. Bovendien w as de diepte op de voorgestelde stortlocatie niet v oldoende om te storten m et de traditionele kleptechniek. De sproeikop techniek laat bovendien toe het zand nauwkeurig a a n te brengen, zowel q u a plaats ais qu a dikte van de storting. Een sleep h o p p er pom pt het zand d o o r een persleiding n a a r het ponton w a araa n de speciale sproeikop is bevestigd (zie Figuur 4). D aar deze storttechniek niet is voorzien in de lopende stortvergunning m oest hiervoortoestem m ing w orden a a n g e v ra a g d. Eind werd de in situ stortproef uitgevoerd: in één m a an d werd m3 zand op de rivierbodem a an g eb rach t met de sproeikop. In het o n d erzo ek sp ro g ram m a w as een intensieve opvolging voorzien o m op een objectieve m anier het succes van het proefproject te b eoordelen, zowel op geb ied van m orfologie ais ecologie. Vooraf form uleerden de onderzoekers criteria voor het slagen van de proef. Zo m oest er bijvoorbeeld twee w eken na het einde van de storting nog 80% van d e s p e c ie b in n e n e e n v o o ra f b e p a a ld controlegebied liggen. O m de m orfologische ontwikkelingen te kunnen opvolgen w erden g ed u ren d e één aar wekelijks (na 3 m a a n d en werd de frequentie van o p n a m e verlaagd tot tweewekelijks, later tot maandelijks) hoogresolute m ultibeam peilingen van de bodem o p e n rond het stortgebied uitgevoerd. Per trim ester werd eveneens een groter gebied (van Bath tot Hansweert) o p g em eten m et dezelfde techniek. A anvullend werd vanuit een vliegtuig tw eem aal de hoogteligging van de plaat van W alsoorden o p g em eten (LIDAR). Deze m etingen gaven a a n dat in de eerste m a a n den geen zand van de proefstorting werd w e g g e spoeld. D oor de natuurlijke dynam iek kwam er som s zelfs iets bij (Figuur 5). Eén aar na de storting, lag nog steeds 85% van het gestorte zand binnen het controlegebied. O p Figuur 6 is de ev o lutie van de gestorte specie g ed u ren d e dit aar volgend op de storting duidelijk te zien. Zoals uit het haalbaarheidsonderzoek kon afgeleid w orden, verplaatst de aan g e b ra c h te specie zich inderdaad in de richting van de plaat van W alsoorden. N a één aar heeft de specie aansluiting g evonden bij de zandtong a a n de noordelijke zijde van de plaat van W alsoorden. N aast de m orfologische monitoring werd de stortproef opgevolgd m et een uitgebreid ecologisch m onitoringprogram m a (Figuur 7 - links). Dit b e stond uit een intertidaal (plaat van W alsoorden) en een subtidaal (ondiepw ater rond de plaat van W alsoorden) luik. Binnen de verschillende g e b ie den w erden in verschillende seizoenen b o d e m m onsters g en o m en w aaruit de sam enstelling van de bo d em (korrelgrootte, slibpercentage) kon b e paald w orden. Er w erden eveneens m onsters g e nom en voor de analyse van het m acro b en th o s (biom assa, diversiteit, densiteit). D aarn aast werd op 3 locaties o p de plaat de hoogteligging in detail o p g e v o lg d. Een vlucht w erd uitgevoerd waarbij m et behulp van rem ote sensing (Figuur 7 - rechts) en hyperspectraal analyse de ontwikkelingen van de plaat van W alsoorden in zijn g e heel gevolgd konden w orden. Figuur 4: Principe stortproef flinks) met detail van sproeikop (rechts) «< Congres Watersysteem ken nis 2006

4 Figuur 5: Evolutie hoeveelheid baggerspecie binnen controlegebied Proefstortinq W alsoorden : Storting en peilingsvolum es 450,000 E, -JJ- 400,000 E 2 350,000 0 > 1 300,000 * 250,000 O) o" ~ 200,000 E.3 150,000 o > ß 100,000 "Si E 50,000 'Stortingen Jade River Peilingsvolumes Verschil Figuur 6: Morfologische evolutie (vóór storting, 1 week, 6 maanden en 12 maanden na storting) 11/ / / /2005 Figuur 7: Overzicht monitoringlocaties ecologie (links) en vergelijk remote sensing NlO O jreldw erk D- ;xr ':f (00 Kilometers WATE g ^ Congres Watersysteemkennis

5 Verschillende ecologische param eters w erden sta tistisch geanalyseerd om na te g a a n of de stortproef een significante afwijking had tew eeg g e bracht in b e sta a n d e trends. Hieruit kon g e c o n cludeerd w orden dat één aar na de uitvoering van de stortproef er g een significante negatieve gevolgen w aren op de ecologie op en rondom de plaat van W alsoorden. Conclusies stortproef en vervolg In werd m 3 zand a a n g e b ra c h t langs de zeew aartse punt van de plaat van W also orden. Een uitgebreid morfologisch en e c o lo gisch m onitoringprogram m a heeft toegelaten deze stortproef op te volgen. Vanuit de m orfologie kan de stortproef ais een succes beschouw d w orden: één aar na de uitvoering van de proef w as nog m eer d an 80% van de aan g e b ra c h te specie a a n wezig binnen de controlepolygoon. W at betreft ecologie w erden g een significante negatieve effecten vastgesteld, zo d at o o k deze doelstelling gerealiseerd werd. Het succes van deze stortproef heeft ertoe geleid d at in de proef verdergezet werd. Hierbij werd opnieuw m 3 zand gestort a a n de zeew aartse punt van de plaat van W alsoorden. In tegenstelling tot d e stortproef van werd deze storting uitgevoerd gebruik m a k e n d e van de trad itio n e le " k le p " -te c h n ie k. Een m o n ito r in g p ro g ram m a, quasi identiek a a n het vorige, m et ais doei het al d a n niet slagen van deze nieuwe stortproef te b eo o rd elen is m om enteel nog lopende. De tussentijdse resultaten geven a a n dat d e s p e c ie g r o t e n d e e l s b in n e n d e n ie u w e controlepolygoon blijft, doch m obieler is d an bij d e eerste stortproef (70% (vs 85%) nog aanw ezig binnen co n tro leg eb ied, 6 m a a n d e n na b e ëin diging stortproef). M edio zal de evaluatie van de nieuwe stortproef beschikbaar zijn. Morfologisch beheer De stortproef toont a a n d at m en negatieve veranderingen kan bestrijden m et het g e b a g g e rd e zand. De strategie kan elders w orden aan g e w en d, m a a r zal slechts efficiënt zijn indien m en o o k de oorzaak van de negatieve veranderingen aanpakt. D aarom is deze strategie slechts een onderdeel van een globalere a a n p a k : morfologisch b e h e ren. N aast b a g g eren en storten m oeten an d ere w erken en tussenkom sten w o rd en onderzocht, zo als het m o g elijk a a n p a s s e n van d e h a rd e begrenzingen (oeververdedigingen, kribben, s ta ketsels), indien zij verantw oordelijk zijn voor o n gunstige ontwikkelingen. Te dikwijls w orden b a g geren en storten, ten onrechte, aanzien ais de enige o o rz a ak v o o r het ac h teru itg aa n van de natuurw aarden. M et deze integrale a a n p a k kan, in overeenstem m ing m et de LTV doelstellingen, d e W esterschelde w orden beheerd ais een systeem w a a r eco n o m ie en ecologie s am e n kunnen bloeien. Dankwoord Het onderzoek g eb eu rd e d o o r de nauw e s a m e n werking tussen het W aterbouw kundig L aboratorium, het G em eentelijk Havenbedrijf Antwerpen en h a ar experten team PAET. Het h a alb aa rh e id s onderzoek werd mogelijk g e m a a k t d o o r ProSes en de V laam se O verheid. Voor de uitvoering van de stortproef werd nauw sam engew erkt m et de afdeling M aritiem e Toegang. Tijdens de terrein- m etingen w as er een g o e d e sam enw erking m et de N ederlandse Rijkswaterstaat, alsook m et diverse aan n e m ers. Dankzij deze sam enw erking is het mogelijk gew eest de huidige resultaten te b e kom en voor dit project. Referenties Foster R., Rossi F., Bonnie K., Heip C.H.R. and H erm an RM.J. (2006). Alternatieve stortstrategie voor de W esterschelde - M onitoringsprogram m a proefstorting W alsoorden - Rapport 1 1 /1 1. J a nuari Institut fü r W a s s e r b a u ( ). C u r r e n t M easurem ents in the W esterschelde - Septem ber and O c to b e r Februari Peters J.J., R. H. M ea d e, W. R. P arkerand M.A. Stevens (2001 A). Improving Navigation C onditions in the W esterschelde an d M anaging its Estuarine Environm ent. H ow to H arm onize Accessibility, Safetyness and N aturalness? Januari Peters J.J. and W.R. Parker (2001 B). A Strategy for M anaging the W esterschelde's M orphology. An A ddendum to the Final Report. Mei Port of Antwerp Expert Team (2003). Alternative D u m p in g S trateg y. T h e F e a sib ility of M orphological D redging as a Tool for M anaging the W esterschelde. S eptem ber ProSes (2004). Strategisch M ilieueffectenrapport O ntw ikkelingsschets Schelde-Estuarium - H oofdrapport. S eptem ber W a t e r b o u w k u n d i g L a b o r a to r iu m ( ). Alternative D um ping Strategy W alsoorden. Results Physical an d N um erical M odellinq. N o v em b er W aterbouw kundig Laboratorium (2006). A lternatieve stortstrategie voor d e W esterschelde - Proefstorting te W a ls o o rd e n - V erslag 1 3 u m eet- c am p ag n e s. Februari W aterbouw kundig Laboratorium (2006). A lternatieve stortstrategie W esterschelde - Proefstorting W also o rd e n - Eindevaluatie m onitorinq. April ir Y. Planche &É ir S. Ides Ingenieur; onderzoeksgroep Hydraulica &É Morfologie W aterbouwkundig Laboratorium, Vlaamse Overheid Berchemlei 115, B-2140 Borgerhout, België Tel : Fax : yves.plancke@mow.vlaanderen.be stefaan. ides@mow. vlaanderen. be Congres Watersysteemkennis