Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA

Transcriptie

1 Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA

2

3 Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA Henk van den Boogaard Deltares, 2015, B

4

5 Titel Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA Opdrachtgever Project Havenbedrijf Rotterdam N.V Kenmerk DSC-0002 Pagina's 33 Trefwoorden Verdieping Nieuwe Waterweg, Chloride, Krimpen aan de IJssel, Afvoer Lobith, KWA, systeemrelaties, OSR, frequentieanalyse. Samenvatting Het Havenbedrijf Rotterdam (HbR) heeft de intentie om de bodemligging in de Nieuwe Waterweg te verlagen tot een niveau van m NAP. Hiermee kan voor de scheepvaart een ruimere toegang worden verkregen tot de havens in het Botlekgebied. Door zo n verdieping zou echter vanuit zee de instroom van zout water kunnen toenemen. Vooral tijdens tijdsperioden met lage afvoeren van de Rijn zou dat kunnen leiden tot hogere chlorideconcentraties in de Hollandsche IJssel en het vaker en/of langduriger overschrijden van de chloridenorm bij inlaat Gouda. Die chloridenorm bepaalt dat bij die inlaat de waterinname vanuit de Hollandsche IJssel wordt gestaakt als de chlorideconcentratie te Krimpen aan de IJssel meer is dan 250 m gr /. In perioden met extreme droogte en ernstige watertekorten in West Nederland wordt bij zo n overschrijding dan een KWA (Kleinschalige WaterAanvoer) in gang gezet en wordt water van elders aangevoerd. In deze studie is onderzocht of na een verdieping van de Nieuwe Waterweg een KWA vaker en/of langduriger moet worden ingezet. Hierbij is gebruik gemaakt van systeemrelaties voor de getij/opzet gemiddelde chlorideconcentraties te Krimpen aan de IJssel. Op basis van de gemeten afvoeren van de Rijn te Lobith van 1901 tot en met 2014 zijn met die systeemrelaties voor dezelfde historische periode van 114 jaar twee tijdreeksen met uurwaarden van het chloride geconstrueerd. De ene reeks geeft de chlorideconcentraties bij de huidige systeemcondities, terwijl bij de andere het effect van de verdieping is verrekend. Dat effect is ontleend aan een viertal simulaties met het OSR model. Uit beide tijdreeksen van de chlorideconcentratie zijn aan de hand van criteria events bepaald. Die criteria voor het selecteren van events omvatten de chloridenorm, de minimale duur van een tijdsinterval dat die norm wordt overschreden, en een minimale tijdsduur tussen opvolgende tijdsintervallen waarin de norm wordt overschreden. Op deze manier kan worden berekend of door de verdieping het aantal events al dan niet toeneemt. Daarnaast kan via een frequentieanalyse worden nagegaan in welke mate overschrijdingsduren veranderen. Bij de gangbare instellingen van de KWA criteria wordt bij de hier gehanteerde aanpak gevonden dat ten gevolge van de verdieping van de Nieuwe Waterweg het aantal events over de zomermaanden van toeneemt van 21 tot 24. Die drie nieuwe events zijn voor jaren waar zonder de verdieping de chlorideconcentratie net onder de overschrijdingsnorm bleef maar door de verdieping daar dan net overheen werd getild. De duur van de events neemt eveneens toe. Deze toename is 2 tot 3 dagen bij herhalingstijden tot 10 jaar. Bij hoge herhalingstijden wordt die toename minder, en is minder dan 1 dag bij herhalingstijden langer dan 25 jaar. Er moet worden opgemerkt dat naast de hier genoemde criteria het optreden van een watervraag een vierde vereiste vormt voor het daadwerkelijk activeren van een KWA. Voor de meeste events, vooral die in een ver verleden, is niet bekend of toen er ook een watervraag is geweest. Daarom hebben alle hier gepresenteerd uitkomsten betrekking op potentiële KWAevents. Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA

6 Deltares Titel Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA Opdrachtgever Project Havenbedrijf Rotterdam N.V Kenmerk DSC-0002 Pagina's 33 Versie Datum Auteur Paraaf Review dec.2015 Henk van den Kees Kuijper Boo aard Status Definitief Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA

7 Inhoud 1 Inleiding 1 2 Aanpak van de effectbepaling Beschikbare afvoer te Lobith Getij en opzet-gemiddelde chloride te Krimpen aan de IJssel zonder verdieping Getij en opzet-gemiddelde chloride te Krimpen aan de IJssel met verdieping Tijdreeksillustraties van het effect van de verdieping op Cl Krimpen aan de IJssel Criteria voor het afleiden van KWA events Potentiële KWA events Frequentieanalyse van potentiële KWA events 16 3 Effect verdieping op KWA bij referentieïnstelling 17 4 Gevoeligheidsanalyses 25 5 Samenvatting en conclusies 31 6 Referenties 33 Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA i

8

9 1 Inleiding Het Havenbedrijf Rotterdam (HbR) heeft de intentie om de bodemligging in de Nieuwe Waterweg te verlagen tot een niveau van m NAP. Met een dergelijke verdieping wordt voor de scheepvaart een ruimere toegang verkregen tot de havens in het Botlekgebied. Ten aanzien van de effecten die een verdieping van de Nieuwe Waterweg teweeg kan brengen is door en voor HbR divers onderzoek uitgevoerd. Een aantal van die uitkomsten zijn gebruikt in een milieueffectrapport. Één van de effecten van de verdieping kan bestaan uit een toename van de instroom van zout water vanuit zee richting Rotterdam. Vooral tijdens tijdsperioden met lage afvoeren van de Rijn zou dat kunnen leiden tot hogere chlorideconcentraties in de Hollandsche IJssel. Hiermee zou dan vervolgens vaker en/of langduriger de chloridenorm bij inlaat Gouda kunnen worden overschreden. Die chloridenorm bepaalt dat bij die inlaat de waterinname vanuit de Hollandsche IJssel wordt gestaakt als de chlorideconcentratie te Krimpen aan de IJssel meer is dan 250 m gr /. In perioden met extreme droogte (en ernstige watertekorten in West Nederland) wordt bij zo n overschrijding dan een KWA (Kleinschalige WaterAanvoer) in gang gezet en wordt water van elders aangevoerd. In het verleden heeft dat inzetten van een KWA plaatsgevonden in 2003, 2009, en De vraag is dan of een verdieping van de Nieuwe Waterweg tot een frequentere en/of langduriger inzet van de KWA voor de wateraanvoer naar West-Nederland zou kunnen leiden. Voor een antwoord op deze vraag, of althans een zo goed mogelijke schatting van het effect van de verdieping op de KWA, is in dit kader een kwantitatieve analyse uitgevoerd waarvan de aanpak en resultaten in de rest van dit rapport worden beschreven. Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA 1 of 33

10

11 2 Aanpak van de effectbepaling De essentie van de aanpak die in de huidige analyse is gehanteerd is dat op basis van systeemrelaties langjarige tijdreeksen van de chlorideconcentratie (hier vaak afgekort met het symbool Cl ) te Krimpen aan de IJssel zijn gegenereerd. Met die systeemrelaties wordt uit de afvoer van de Rijn te Lobith (hier vaak met het symbool Q weergegeven) een getijgemiddelde chlorideconcentratie voor Krimpen aan de IJssel afgeleid. Dit is twee keer gedaan, namelijk zowel voor de situatie zònder als mèt de verdieping van de Nieuwe Waterweg. De lengte van die tijdreeksen is 114 jaar, namelijk voor de periode 1901 tot en met 2014 waarvoor metingen van de afvoer van Lobith beschikbaar zijn. De twee tijdreeksen die zo zijn afgeleid zijn representatief voor de huidige systeemcondities, afgezien van het feit dat in de tweede reeks het effect van een verdieping van de Nieuwe Waterweg is verdisconteerd. Daarnaast moet ook nog worden opgemerkt dat die huidige systeemcondities betrekking hebben op de situatie van vòòr de aanleg van Maasvlak 2. Dit wordt in de secties hieronder nog nader toegelicht. Voor elk der twee chloridereeksen zijn vervolgens KWA- events bepaald. Die events zijn tijdsperioden waarover het Cl te Krimpen aan de IJssel een norm (ofwel drempel), Cl, overschrijdt. In de praktijk is bij de beheerders die norm op 250 m gr / gesteld, maar in de huidige analyse zou ook een andere waarde gekozen kunnen zijn. Behalve het overschrijden van een drempel Cl zijn er nog andere criteria gebruikt bij het selecteren van KWA-events. Die worden later nog benoemd. Gegeven de criteria voor het activeren van een KWA-event kunnen voor elke langjarige Clreeks dergelijke events worden bepaald. Van die events is met name de frequentie van optreden en de overschrijdingstijdsduur van belang: hoe vaak treden events op in de tijd (bijvoorbeeld: 0.3, wat overeen komt met gemiddeld 3 events per 10 jaar, of equivalent 30 per 100 jaar), en hoe is de verdeling van de tijdsduur van die events (bijvoorbeeld: 12, 20, 40 dagen, etc.). Bij het in een tijdsperiode overschrijden van Cl is het t.a.v. KWA niet van belang in welke mate die overschrijding dan plaats vindt. Derhalve is hier de maximale chloride waarde binnen een event (wat naast de tijdsduur een andere eventeigenschap had kunnen zijn) niet een ander belangrijk kental. Via frequentieanalyses kan dan het optreden van events statistisch gekarakteriseerd worden, en in het bijzonder de resultaten van zonder en met een verdieping van de Nieuwe Waterweg met elkaar worden vergeleken. In de volgende deelsecties van dit hoofdstuk wordt de hierboven in grote lijnen geschetste aanpak in nader detail uitgewerkt, en worden de bijhorende getallen en/of gebruikte instellingen in expliciete vorm gegeven. Daarnaast zal in het volgende hoofdstuk ter verdere verduidelijking de aanpak aan de hand van een concrete toepassing geïllustreerd worden. 2.1 Beschikbare afvoer te Lobith Via DONAR en Waterbase zijn de gemeten afvoeren van Lobith beschikbaar voor de jaren 1901 tot en met Die data bestonden gedeeltelijk uit dagwaarden en gedeeltelijk uit uurwaarden. Via een interpolatie (met een Loess filter) zijn uit de perioden met alleen dagwaarden eveneens uurwaarden geconstrueerd. Uiteindelijk geeft dat dan voor de hele periode van 114 jaar een tijdreeksreeks van in de tijd equidistante uurwaarden. De minimale afvoer in die periode is dan 565 m 3 /s op 18 februari 1929, en de maximale afvoer is m 3 /s op 4 januari Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA 3 of 33

12 2.2 Getij en opzet-gemiddelde chloride te Krimpen aan de IJssel zonder verdieping Uit de in de vorige sectie genoemde tijdreeks van de afvoer te Lobith is voor dezelfde periode een bijhorende tijdreeks van chlorideconcentraties voor Krimpen aan de IJssel geconstrueerd. Daarbij is dezelfde procedure gevolgd als waarvoor door Van Velzen en Werkman (Ref. 1) herhalingstijden van de verziltingsjaren Krimpen aan de IJssel zijn afgeleid. De essentie van hun aanpak is stapsgewijs als volgt: 1 In eerste instantie is een Neuraal Netwerk (NN) getraind, waarmee op het niveau van individuele datapunten gemeten tijdreeksen van de chlorideconcentratie te Krimpen aan de IJssel worden afgeleid uit eveneens gemeten tijdreeksen van de afvoer en de chlorideconcentratie te Lobith, en de waterstand van Hoek van Holland. Dit trainen (ofwel kalibreren) van het NN strekte zich uit over de periode waarvoor metingen van het chloride van Krimpen beschikbaar waren. Dat was de periode van 1982 tot en met augustus Netto was dat wat minder omdat binnen dat tijdvak er diverse deelperioden waren met uitval van chloridemetingen. 2 Dat NN is vervolgens toegepast voor een 40 jarige periode met als invoer de gemeten afvoer te Lobith en de waterstand van Hoek van Holland. Voor het chloride te Lobith zijn in dit geval niet zoals onder Stap 1 de historische concentratiemetingen als invoer gebruikt maar concentraties die via een regressierelatie uit de afvoer zijn afgeleid, en zodanig dat die dan de huidige achtergrondconcentraties van het chloride te Lobith representeren. Op deze manier is gecorrigeerd voor de zoutlozingen van de Franse kalimijnen die tot begin van deze eeuw hebben plaatsvonden. 3 Met die in de vorige stap gegenereerde tijdreeksen van de chlorideconcentratie van Krimpen aan de IJssel is via een formule een verloop afgeleid tussen de getijgemiddelde chlorideconcentratie Cl te Krimpen aan de IJssel en de afvoer KadIJ QLobith van Lobith. In die relatie QLobith Cl KadIJ is daarmee het gemiddelde effect van de opzet bij Hoek van Holland meegenomen. Het zo gevonden verloop kan worden opgevat als een verwachtingswaarde getijgemiddelde Cl KadIJ van het Cl KadIJ gegeven een bepaalde afvoer. Dat verband tussen Cl KadIJ en QLobith is uiteindelijk met de volgende formule weergegeven: Cl m ( M m) KadIJ c QLobith exp sq Lobith QLobith exp s QLobith (2.2.1a) In deze systeemrelatie tussen argument geeft. Ofwel Cl KadIJ en QLobith is s() een functie die het teken van diens s Q Lobith 1 voor QLobith 0 voor QLobith 1 voor QLobith (2.2.1b) De zes parameters m, M, c,,, in de formule in het rechterlid van Vergelijking 2.2.1a zijn gegeven door: 4 of 33 Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA

13 m M c 7000 m gr / l m gr / l m / m / s s (2.2.1c) Grafisch is dit verband tussen Cl KadIJ en QLobith geïllustreerd in het bovenste paneel van Figuur 2.1, zie hiervoor de in het blauw getekende kromme. De rode verticale lijn in deze deelfiguur geeft het niveau van de laagste afvoer die tussen 1901 en 2014 is opgetreden. Hetzelfde geldt voor de in het paars getekende verticale lijn, maar nu met de aanvullende beperking dat het de minimale afvoer betreft die tussen 1901 en 2014 is opgetreden in een van de zomermaanden, namelijk mei tot en met september. Er moet worden opgemerkt dat de hele procedure die uiteindelijk tot Vergelijking 2.2.1ab heeft geleid in overmaat op meetdata van afvoeren en chlorideconcentraties is gebaseerd. Die meetdata waren daarbij geheel van vòòr de aanleg van MV2 (Maasvlakte 2) en nà het in gebruik nemen van de Haringvlietsluizen en afsluiting Volkerak. In die zin is de systeemrelatie van Vergelijking representatief voor de huidige systeemcondities maar daarbij exclusief MV2 (in bovenstaande Stap 1 werden bij het trainen van het neurale netwerk namelijk de gemeten chlorideconcentraties tot september 2011 gebruikt). Het is hier niet bekend en/of onderzocht òf, en in welke mate, de aanleg van MV2 een merkbaar effect zal hebben op het chloride van Krimpen aan de IJssel. Met de formule van Vergelijking kan dan voor elke tijdsperiode, waarvoor de afvoer van Lobith beschikbaar is, een tijdreeks van de getij/opzet-gemiddelde chlorideconcentratie gegenereerd worden. Hier is dat gedaan voor de tijdperiode 1901 tot en met 2014 en zijn de chlorideconcentraties daarna ook als uurwaarden beschikbaar. Deze reeks geeft de chlorideconcentratie die hoort bij de huidige systeemcondities (exclusief Maasvlak-2, en in dit geval ook zonder een verdieping van de Nieuwe Waterweg). Deze reeks kan dus afwijken van de overeenkomstige historische metingen, en dat zal met name het geval zijn voor tijdsperiodes waarin door zoutlozingen de chlorideachtergrondconcentratie te Lobith veel hoger was dan bij de huidige condities. Verschillen zullen ook optreden in tijdsperiodes van vòòr 1970 in verband met de toen nog niet gesloten Haringvlietsluizen. Verder zullen verschillen worden gevonden voor tijdsperiodes waar de dan geldende getij- en opzetcondities bij Hoek van Holland aanzienlijk afwijken van de gemiddelde condities aldaar. Daarnaast moet worden bedacht dat de hier geconstrueerde tijdreeks getij- en opzetgemiddelde concentraties representeert terwijl in meetreeksen er binnen een getij soms aanzienlijke fluctuaties kunnen optreden. Voor een illustratie bij deze overwegingen t.a.v. de hier geconstrueerde tijdreeks van Cl wordt verwezen naar Figuur 2.2. In het bovenste paneel van deze figuur is de KadIJ gemeten afvoer te Lobith getoond (in blauw) vanaf 2000 tot en met Dat is de periode waarin weinig of geen zoutlozingen meer waren van de Franse kalimijnen. De hieruit conform de systeemrelatie van Vergelijking voor deze periode geconstrueerde getij/opzetgemiddelde Cl is in het onderste paneel van Figuur 2.2 getekend (in rood), tegelijk met KadIJ de tijdreeks van de in die periode gemeten chlorideconcentratie (in blauw). Die in het blauw getekende tijdreeks is echter niet de originele gemeten chlorideconcentratie, maar de van Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA 5 of 33

14 Figuur 2.1 Illustraties bij de opvolgende stappen in het construeren van de getij en opzet gemiddelde chlorideconcentratie te Krimpen aan de IJssel, voor de situatie van zowel zonder als met verdieping van de Nieuwe Waterweg. Uitgebreide toelichting is te vinden in de hoofdtekst. deze originele metingen afgeleide getijgemiddelde reeks. Bij een tijdstip t is dat het 1 1 gemiddelde van de gemeten chlorides in het tijdsinterval t 2TM2, t 2 TM2 waarbij T M 2 de periode is van de M 2 getijcomponent. Dat (lopend) gemiddelde is toegepast om zuiverder de chlorideconcentraties van enerzijds de systeemrelatie, en anderzijds van de metingen met elkaar te kunnen vergelijken. Het blijkt dat Cl reeks die met de systeemrelatie is afgeleid heel behoorlijk overeenkomt met de getijgemiddelde reeks die via een lopend gemiddelde uit de metingen is berekend. Merk op dat in die gemeten reeks het jaar 2006 ontbreekt. In het bijzonder worden in de Cl -reeks van de systeemrelatie ook de deelperiodes in {2003, 2009, 2011} herkend waarin de metingen gedurende langere tijd de norm van 250 m gr / hebben overschreden. Heel kortdurende overschrijdingen van die norm door de metingen in de andere jaren worden daarentegen (terecht) niet klakkeloos door de Cl -reeks van de systeemrelatie overgenomen. Daarbij wordt het volgende KadIJ aangetekend. Die overschrijdingen (in de andere jaren dan 2003, 2009, en 2011) in de blauwe (van metingen afgeleide) reeks zijn kortdurend, en qua duur niet langer dan een paar dagen. Deze pieken zijn zeer waarschijnlijk geïnduceerd door zoutindringing in de Nieuwe Waterweg door toen optredende storm-events met hoge opzetten. Dit vermoeden wordt ondersteund door het feit dat (zoals uit een nadere analyse bleek) de meeste pieken in het KadIJ KadIJ 6 of 33 Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA

15 Figuur 2.2 Tijdreeksen van de afvoer te Lobith over de tijdsperiode 2000 tot en met 2011 (in bovenste paneel,) en (in onderste paneel) de van metingen afgeleide getijgemiddelde chlorideconcentratie te Krimpen aan de IJssel (in blauw), èn de getij/opzet-gemiddelde chlorideconcentratie (in rood) zoals die met de systeemrelatie van Vergelijking is berekend uit de afvoer. late najaar en voorjaar blijken op te treden. Daarnaast is het vrijwel zeker dat die blauwe pieken niet door de afvoer zijn veroorzaakt omdat afvoeren op veel grotere tijdschalen variëren en de pieken dan veel langer zouden moeten duren. Tenslotte kan dan worden opgemerkt dat die korte pieken terecht niet met de systeemrelatie gereproduceerd worden omdat die systeemrelatie geldt voor getij- en opzetgemiddelde chlorideconcentraties. Al met al demonstreert het onderste paneel van Figuur 2.2 daarmee de goede kwaliteit van de systeemrelatie. 2.3 Getij en opzet-gemiddelde chloride te Krimpen aan de IJssel met verdieping Voor het verrekenen van het effect van een verdieping van de Nieuwe Waterweg op de chlorideconcentratie van Krimpen aan de IJssel wordt eveneens een systeemrelatie gebruikt. Deze is afgeleid uit berekeningen met het OSR-model. In die berekeningen zijn voor vier variaties van de (in de tijd een stationaire) afvoer te Lobith de chlorideconcentraties te Krimpen aan de IJssel berekend. Dat is gedaan voor zowel de situatie zònder als mèt een verdieping van de Nieuwe Waterweg tot -16.3m NAP (Svasek, 2015). In beide gevallen is gerekend met een modelschematisatie waarin de uitbreiding van MV2 is opgenomen. Bij de berekeningen met een afvoer van Q=800 m 3 /s werd voor het chloride een toename Cl =37 m gr / gevonden. Bij de afvoeren 1000, 1200, en 2300 m 3 /s waren die toenames respectievelijk 15, 6, en 0 m gr /. Op basis van die vier (Q, Cl )- steunpunten is via regressie een formule afgeleid voor het schatten van de toename Cl voor elke Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA 7 of 33

16 willekeurige andere afvoer Q. De formule die uiteindelijk is gevonden (en waarbij ook hier een neuraal netwerk werd gebruikt) is van de vorm: Cl Q Cl w S w S w w w (2.3.1a) In deze vergelijking is de functie S() gegeven door S(x) ex 1 ex (2.3.1b) en de zes parameters CL en 5 n n 1 w in het rechterlid van Vergelijking 2.3.1a door: Cl 1 3 w s / m w w w w5 250 m gr / (2.3.1c) De Cl in Vergelijking 2.3.1a is een schaalfactor met default waarde 1. Deze is geïntroduceerd om eventueel de grootte van de door de verdieping geïnduceerde chloridetoename Cl (zoals met OSR berekend) wat te kunnen variëren. Via die factor Cl kan dan eventueel het effect van onzekerheid in die Cl worden nagegaan. Grafisch is het resultaat van de regressie die tot Vergelijking heeft geleid met de blauwe curve weergegeven in het tweede paneel van Figuur 2.1 De vier met OSR berekende punten zijn daarin eveneens met dikke stippen getekend. Deze punten worden nauwgezet gevolgd door de regressiekromme. Op basis van die kromme kan worden gezien dat voor afvoeren vanaf ongeveer 1500 à 1600 m 3 / s er ten gevolge van de verdieping geen wezenlijke toename van het chloride meer optreedt. Dit sluit daarmee goed aan bij het feit dat voor afvoeren vanaf 1500 m 3 / s er in de praktijk geen verziltingsproblemen worden verwacht. Door het optellen van de rechterleden van de Vergelijkingen 2.2.1a en 2.3.1a kan dan voor elke afvoer de schatting van de chlorideconcentratie voor de situatie mèt de verdieping worden bepaald. Zoals eerder al is aangegeven geeft Vergelijking de chlorideconcentratie bij de situatie zonder MV2. De toeslag volgens Vergelijking is het verschil van twee OSR berekeningen met MV2. Onder de aanname van een relatief beperkt effect van MV2 op het chloride te Krimpen aan de IJssel, mag worden verwacht dat het verschil van de OSR berekeningen met MV2 ongeveer hetzelfde zal zijn als het verschil bij dezelfde berekeningen zonder MV2. Uiteindelijk leidt dat er dan toe dat met het optellen van de rechterleden van de Vergelijkingen 2.2.1a en 2.3.1a er een schatting van de (getij/opzetgemiddelde) chlorideconcentratie wordt verkregen die representatief is voor de situatie voor de situatie mèt verdieping van de Nieuwe Waterweg, maar zonder de aanleg van MV2. Deze relatie tussen chlorideconcentratie en afvoer is in het derde paneel van boven in Figuur 2.1 in het rood weergegeven. Ter vergelijking is in dit paneel ook nog eens de relatie getekend voor de situatie zonder de verdieping. Dat is de blauwe lijn, die eerder al in het bovenste paneel 8 of 33 Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA

17 van Figuur 2.1 is gepresenteerd. Op de schaal in die figuur (met het chloride getekend op een bereik van 0 tot 2000 m gr / ) lijkt het effect van de verdieping in relatieve zin niet erg groot te zijn. Om meer zicht te krijgen op het effect nabij het niveau 250 m gr / (wat overeenkomt met de drempelwaarde die bij beheerders wordt aangehouden voor het al dan niet activeren van een KWA) zijn de beide chloride-afvoer relaties in het vierde paneel van Figuur 2.1 nog eens getekend maar nu voor het chloride in het bereik van 200 tot 300 m gr /. Deze grafiek laat dan zien dat daar waar zonder verdieping de norm 250 m gr / wordt overschreden bij een afvoer vanaf ongeveer 990 m bij ongeveer 1012 m 3 / s. Ofwel, bij een afvoer die 22 m 3 / 3 / s dit na de verdieping al zal zijn s hoger is. 2.4 Tijdreeksillustraties van het effect van de verdieping op Cl Krimpen aan de IJssel In de vorige twee secties is aangeven hoe met systeemrelaties de chlorideconcentratie te Krimpen aan de IJssel is afgeleid uit de afvoer van de Rijn te Lobith. In Figuur 2.1 is die systeemrelatie grafisch weergegeven door de chlorideconcentratie (zonder en met verdieping) uit te zetten tegen de afvoer. In deze sectie wordt een en ander nogmaals geïllustreerd maar nu via tijdreeksen. Op die manier wordt zicht gekregen op het tijdsverloop van de chlorideconcentratie, en daarbij in het bijzonder tijdsduren dat die concentratie een norm Cl overschrijdt. Voor die Cl wordt hier uitgegaan van het gangbare niveau 250 m gr /. De diverse figuren met tijdreeksen van de afvoer en het chloride zijn te vinden in Figuur 2.3 tot en met Figuur 2.9. In al deze figuren is in het bovenste paneel (en in het blauw) de afvoer Q van Lobith voor de betreffende tijdsperiode getekend. Met de horizontale onderbroken Lobith zwarte lijn is het niveau Q van Q Lobith aangegeven waarbij volgens Vergelijking de bijhorende Cl KadIJ (en dus zonder verdieping) gelijk is aan de chloridenorm Cl =250 m gr /. Via inversie van Vergelijking kan worden afgeleid dat dan Q =990.3 m 3 / s Voor afvoeren lager dan deze Q wordt, nog steeds zonder verdieping, door het Cl KadIJ de norm Cl overschreden. De twee verticale onderbroken zwarte lijnen geven in de diverse figuren de grenzen van het zomerseizoen (1 mei en 1 oktober). Dat zomerseizoen is één van de criteria waarmee KWA events worden bepaald (zie de hierna volgende sectie). Hier zijn echter bij het tekenen van de tijdreeksen ook een maand vòòr, en een maand nà dat zomerseizoen weergegeven. Het blijkt namelijk dat sommige afvoer-onderschrijdingen van Q (en dus chloride-overschrijdingen van Cl ) al voor 1 mei plaatsvinden terwijl andere onderschrijdingen van Q binnen het zomerseizoen zich nog voortzetten tot na 1 oktober. In de onderste panelen van de diverse figuren is voor dezelfde tijdsperiode het uit de afvoer berekende chloride Cl getekend. Dat is zowel voor de situatie zonder (in blauw) als met KadIJ de verdieping (in rood). Met de horizontale onderbroken zwarte lijn is nu het niveau van de gangbare norm, Cl =250 m gr /, weergegeven. In Figuur 2.3 zijn die tijdreeksen te vinden voor de zomer van In september van dat jaar vindt een langdurige overschrijding van de chloridenorm plaats. Eind augustus is zonder verdieping het chloride nog net beneden de norm, terwijl met verdieping de norm gedurende twee korte deelperioden in heel lichte mate wordt overschreden. Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA 9 of 33

18 In Figuur 2.4 zijn de afvoer en chloridetijdreeksen weergeven voor de zomer van Nu treden in mei zowel grote als langdurige overschrijdingen van de chloridenorm op, en dit geval is dat gedurende twee lange, maar duidelijk gescheiden deelperioden. Bij het inzetten van de eerste overschrijding kan (bij het vergelijken van de blauwe en rode grafieken in het onderste paneel) worden gezien dat door de verdieping de duur van de overschrijding met enkele dagen kan toenemen. Figuur 2.5, met daarin de tijdreeksen voor de zomer van 1953, toont een bijzonder geval in de zin dat zonder verdieping de chloridenorm in die periode niet wordt overschreden, terwijl voor de situatie met verdieping dat gedurende een kleine week in september wel het geval is. Die overschrijding is qua grootte van het chloride weliswaar in lichte mate, maar genereert desalniettemin een nieuw, en qua duur niet te negeren, event. In Figuur 2.6, met daarin de tijdreeksen voor 2003, wordt ook gevonden dat na verdieping in korte deelperiodes (in augustus) de chloridenorm wordt overschreden waar dat zonder de verdieping nog niet het geval was. Verder is het hier bijzonder dat in september zich een hoge en tevens langdurige overschrijding van de chloridenorm inzet, die daarna nog minstens gedurende een week zich voortzet in oktober. Dat zich voortzetten van een overschrijding tot in oktober is niet uitzonderlijk zoals met een ander voorbeeld is te zien in Figuur 2.7. Hierin worden de tijdreeksen voor de zomerperiode van 1929 getoond. Hier is het verder nog bijzonder dat door de verdieping de overschrijding aanzienlijk eerder gaat optreden, en daarmee de duur van de overschrijding aanzienlijk doet toenemen. Figuur 2.8 toont de tijdreeksen voor de zomerperiode van In dit jaar wordt een extreem lange overschrijdingsduur van de chloridenorm gevonden, zowel voor de situatie zonder als met de verdieping. Deze overschrijding begint al in de eerste helft van juli, en continueert zich daarna tot (minstens) in november. Daarbij ligt het hoogtepunt van de verzilting (t.a.v. de grootte van de chlorideconcentraties) in oktober, en dus buiten de zomerperiode. Over is dit de meest extreme periode van verzilting te Krimpen aan de IJssel. Tenslotte zijn in Figuur 2.9 de tijdreeksen voor de zomerperiode van 1964 te vinden. Deze tijdsperiode is heel speciaal omdat al het hierboven voor afzonderlijke jaren al gesignaleerde spektakel zich hier binnen één jaar lijkt te vertonen. Zo zijn er korte deelperioden waar de chlorideconcentratie zonder verdieping scheert aan, en/of fluctueert rond, het kritieke niveau Cl =250 m gr /. Met verdieping wordt dan op die deelperioden die norm net wel of net niet overschreden. Daarnaast is het tijdsinterval waar het chloride de norm overschrijdt (of daar net omheen fluctueert) met twee à drie maanden weer uitzonderlijk lang. Bovendien geldt ook hier dat een overschrijding die in de zomerperiode is begonnen zich nog langdurig voortzet tot in oktober. Samenvattend kan dus gesteld worden dat, ondanks de beperkte toename die de verdieping op het chloride teweegbrengt, er toch merkbare langere overschrijdingsduren kunnen worden gevonden. Bovendien, en nog steeds ondanks die beperkte toename, kunnen na verdieping overschrijdingen gaan plaats vinden die er daarvoor niet waren. Anderzijds is er een divers aantal jaren waarin de overschrijdingsintervallen zich vanuit de zomer tot in (minstens) oktober voortzetten. 10 of 33 Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA

19 Figuur 2.3 Tijdsverloop van de (gemeten) afvoer te Lobith in de zomermaanden van 1943 (bovenste paneel) en (in onderste paneel) het tijdsverloop van het chloride te Krimpen aan de IJssel, zonder (blauw) en met (rood) verdieping van de Nieuwe Waterweg. Dit chloride is zoals berekend met de Vergelijkingen en Figuur 2.4 Tijdsverloop van de (gemeten) afvoer te Lobith in de zomermaanden van 2011 (bovenste paneel) en (in onderste paneel) het tijdsverloop van het chloride te Krimpen aan de IJssel, zonder (blauw) en met (rood) verdieping van de Nieuwe Waterweg. Dit chloride is zoals berekend met de Vergelijkingen en Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA 11 of 33

20 Figuur 2.5 Tijdsverloop van de (gemeten) afvoer te Lobith in de zomermaanden van 1953 (bovenste paneel) en (in onderste paneel) het tijdsverloop van het chloride te Krimpen aan de IJssel, zonder (blauw) en met (rood) verdieping van de Nieuwe Waterweg. Dit chloride is zoals berekend met de Vergelijkingen en Figuur 2.6 Tijdsverloop van de (gemeten) afvoer te Lobith in de zomermaanden van 2003 (bovenste paneel) en (in onderste paneel) het tijdsverloop van het chloride te Krimpen aan de IJssel, zonder (blauw) en met (rood) verdieping van de Nieuwe Waterweg. Dit chloride is zoals berekend met de Vergelijkingen en of 33 Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA

21 Figuur 2.7 Tijdsverloop van de (gemeten) afvoer te Lobith in de zomermaanden van 1929 (bovenste paneel) en (in onderste paneel) het tijdsverloop van het chloride te Krimpen aan de IJssel, zonder (blauw) en met (rood) verdieping van de Nieuwe Waterweg. Dit chloride is zoals berekend met de Vergelijkingen en Figuur 2.8 Tijdsverloop van de (gemeten) afvoer te Lobith in de zomermaanden van 1949 (bovenste paneel) en (in onderste paneel) het tijdsverloop van het chloride te Krimpen aan de IJssel, zonder (blauw) en met (rood) verdieping van de Nieuwe Waterweg. Dit chloride is zoals berekend met de Vergelijkingen en Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA 13 of 33

22 Figuur 2.9 Tijdsverloop van de (gemeten) afvoer te Lobith in de zomermaanden van 1964 (bovenste paneel) en (in onderste paneel) het tijdsverloop van het chloride te Krimpen aan de IJssel, zonder (blauw) en met (rood) verdieping van de Nieuwe Waterweg. Dit chloride is zoals berekend met de Vergelijkingen en Criteria voor het afleiden van KWA events Voor het inzetten van een KWA worden door de beheerders een aantal criteria gehanteerd. Één daarvan is dat te Krimpen aan de IJssel de norm (ofwel: overschrijdingsniveau) Cl =250 m gr / gedurende langere tijd overschreden wordt. Voor die tijdsduur wordt bij KWA door de beheerders een minimale overschrijdingsduur van T = 5 dagen aangehouden. Hierbij moet nog worden aangetekend dat deze twee criteria alleen maar aan de orde zijn als er op dat moment überhaupt een watervraag is. Die vraag zal alleen gedurende extreme droogten optreden, en dat zal in het algemeen alleen in zomermaanden het geval kunnen zijn. Bij zomermaanden wordt hier uitgegaan van de periode mei tot en met september (5 maanden). Een event is dus in eerste instantie het binnen de zomermaanden optreden van een periode van minstens T dagen waarin aaneensluitend de norm Cl wordt overschreden. Het kan dan nog gebeuren dat heel kort na zo n event er al een volgend event begint. Bijvoorbeeld doordat gedurende korte tijd het chloride net onder de norm Cl is gezakt, om spoedig daarna (bijvoorbeeld binnen enkele uren of een paar dagen) die Cl weer te overschrijden. Feitelijk zijn dat bij een dergelijk korte afstand in de tijd dan niet twee onafhankelijke events, maar zijn samen de realisatie van één event. Dat samenvoegen van die twee opvolgende events tot één event (wat we vanaf hier mergen zullen noemen) heeft t.a.v. KWA ook een praktische betekenis: een KWA zal in de praktijk nadat het chloride weer beneden Cl is geraakt niet onmiddellijk gestaakt worden als er (bijvoorbeeld op basis van 14 of 33 Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA

23 korte termijn vooruit voorspellingen van het weer, chloride en/of de afvoer) wordt verwacht dat binnen (zeg) enkele dagen of een week er opnieuw verzilting van de Hollandsche IJssel gaat plaats vinden. Op deze manier vormt, naast de norm een minimale tijdsafstand definitie van een event. Die tijdafstand is de tijdsduur van een event, en het begintijdstip Cl en minimale overschrijdingsduur T, ook TMerge tussen opvolgende events een derde criterium voor de ( n1) t B ( n 1) t B - ( n) E t tussen het laatste tijdstip van het daarop volgende event. Indien ( n) t E ( n 1) t B - ( n) E ( n) ( n) T Merge worden die twee events (de tijdsintervallen tb, te en ( n1) ( n1) tb, te ) tot één event ( n) ( n1) (het tijdsinterval tb, te ) gemerged. De tijdsduur lengte van dat event na mergen is dan langer dan de som van de tijdsduren van de twee (of meer) events die werden samengevoegd. Bij het conform de instellingen voor Cl, en TMerge t < afleiden van de events in de langjarige chloridereeksen van 1901 tot en met 2014 wordt de volgende volgorde aangehouden: t, t waarop binnen de zomerperiode het chloride i. Bepalen van alle tijdsintervallen B E de drempel Cl overschrijdt. ii. Mergen van de opvolgende tijdsintervallen die in de tijd dichter dan TMerge van elkaar liggen. Bij dat mergen kan het dan gebeuren dat meer dan twee opeenvolgende intervallen worden samengevoegd. Op de tijdsintervallen tb, t E die na het mergen worden gevonden kan op deelintervallen het chloride dan tijdelijk minder zijn dan de norm Cl. iii. Selecteren van de na (ii) overblijvende tijdsintervallen waarvoor geldt dat de lengte van die intervallen minstens T is. Voor de norm Cl, en de minimale overschrijdingsduur van T worden door de beheerder de bovengenoemde waarden 250 m gr / en 5 dagen aangehouden. Het is nu dan nog de vraag wat een redelijke termijn is voor de minimale tijdsafstand T. Via een gevoeligheidsanalyse wordt dat in een later hoofdstuk nader onderzocht en hiervoor een keuze(s) gemaakt. In die gevoeligheidsanalyse zullen overigens ook de Cl en de T gevarieerd worden. In de gevoeligheidsanalyse wordt nagegaan hoe het aantal events (met en zonder verdieping) afhangt van de instellingen van de drie hierboven geïnventariseerde criteria. 2.6 Potentiële KWA events In deze sectie komen we nog even terug op het hierboven al genoemde aspect dat een KWA niet zal worden ingezet als er geen watervraag is. Met de in dit kader gegenereerde chloridetijdreeksen over de periode van 1901 tot en met 2014 kan worden afgeleid hoe vaak, en met welke (statistische verdeling van de) overschrijdingsduur, er events optreden, en of hierbij wel of niet noemenswaardige verschillen worden gevonden tussen de varianten zonder en met de verdieping. In dit kader kan echter niet worden afgeleid of per event er ook een watervraag zou zijn geweest, en in de praktijk daarom daadwerkelijk een KWA zou worden geactiveerd. In die zin moeten alle events die hier gegenereerd en statistisch geanalyseerd worden derhalve worden opgevat als potentiële KWA events. Het werkelijke aantal KWA- Merge Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA 15 of 33

24 events zal hiervan een fractie zijn. Hoe groot die fractie is hier niet te zeggen. In het vervolg van dit rapport zal de toevoeging potentieel niet altijd expliciet vernoemd worden. 2.7 Frequentieanalyse van potentiële KWA events Bij een bepaalde instelling van de drie criteria( Cl, T, TMerge ) worden er over de 114 jaren N potentiële events gevonden. Bij de hier gehanteerde selectieprocedure kunnen er jaren zijn zonder events, maar ook is het mogelijk dat in bepaalde jaren meer dan één event wordt gevonden. Het optreden van events in de tijd wordt opgevat als de realisatie van een N stationair stochastisch Poisson puntproces. De intensiteit van dat puntproces is dan 114 met als eenheid 1/jaar. Bij die N events wordt een verzameling van eveneens N overschrijdingsduren nn 1 N D gevonden. Die overschrijdingsduren zullen we in dagen uitdrukken. Voor de overschrijdingsduur wordt een frequentieanalyse uitgevoerd. Die bestaat er uit dat voor een gegeven duur D (zoals bijvoorbeeld één der D ) de bijhorende herhalingstijd T wordt afgeleid. Die herhalingstijd T wordt uitgedrukt in jaren, en is als volgt gerelateerd met de bijhorende eventduur D : n 1 T( D) 1 exp (1 F(D) (2.6.1a) Hierin is F() de cumulatieve kansverdelingsfunctie van de overschrijdingsduur D. Deze kansverdeling moet van de gevonden overschrijdingsduren nn 1 door het fitten van een analytische verdelingsfunctie aan die nn 1 N D worden afgeleid. Dat kan N D (bijvoorbeeld een exponentiële verdeling, of een Weibull verdeling, of enigerlei andere verdeling die goed past N bij de N losse datapunten Dnn 1 ). Hier zal dat fitten met een analytische verdeling niet worden gedaan maar wordt volstaan met een empirische cumulatieve verdelingsfunctie F(). Hiertoe worden de gevonden overschrijdingsduren in stijgende volgorde gesorteerd, en na dat sorteren wordt aan het n e n a punt de waarde F als kans van niet overschrijden toegekend. Voor de plotting position parameters a en b worden de gangbare waarden a 0.3 en b1 2a 0.4 gekozen. Voor een gevonden overschrijdingsduur D n geldt dan als bijhorende herhalingstijd (in jaren): n N b T n 1 n a 1 exp (1 ) N b, 1n N (2.6.1b) Op deze manier wordt dan zoiets gevonden als dat bij een overschrijdingsduur van 20 dagen hoort een herhalingstijd van 15 jaar. Of omgekeerd, dat bij een herhalingstijd van 30 jaar een overschrijdingsduur van 60 dagen hoort. Zo n frequentieanalyse wordt uitgevoerd voor de chloridereeksen zowel mèt als zònder de verdieping. Op die basis kan dan worden vastgesteld in welke mate door de verdieping de frequentie van events (al dan niet) verandert, alsmede diens effect op de overschrijdingsduren van events. 16 of 33 Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA

25 3 Effect verdieping op KWA bij referentieïnstelling De in het vorige hoofdstuk gepresenteerde aanpak voor het afleiden van potentiële KWAevents, en vaststellen van het effect van en verdieping, zal in dit hoofdstuk aan de hand van een concrete toepassing worden geïllustreerd. In deze illustratie zijn de volgende instellingen gebruikt voor de parameters in de criteria voor het optreden van een event: Cl = 250 m gr /, TMerge = 5 dagen, en T, Min = 5 dagen Voor Cl en T zijn hiermee de waarden aangehouden zoals die door beheerders bij het inzetten van KWA gehanteerd worden (referentieïnstelling). De maximale afstand voor mergen, T is hierin dus gelijk gezet aan de minimale duur van een event. Merge Daarnaast moet bij bovenstaande nog worden gemeld dat alleen potentiële events uit de zomermaanden (mei tot en met september) geselecteerd worden, maar daarbij voor alle 114 jaar waarvoor tijdreeksen van de afvoer en chloride beschikbaar zijn. Aan die zomerperiode wordt bij het selecteren hier en later strikt de hand gehouden. Dit is in de zin dat als een tijdsinterval wordt gevonden waarin de overschrijding van Cl al vòòr de zomer begint (d.w.z. in april of eerder) dat dan de pre-zomermaanden niet meetellen bij het berekenen van de tijdsduur van dat overschrijdingstijdsinterval. Op dezelfde manier tellen post-zomermaanden (oktober en later) ook niet mee bij het berekenen van de lengte van een overschrijdingstijdsinterval. Kortweg: alleen het gedeelte dat in de zomer valt wordt meegenomen. In eerste instantie worden resultaten gepresenteerd en besproken die worden gevonden bij de chloride tijdreeks waarin nog niet het effect van de verdieping is verrekend. Daarna wordt dat gedaan voor de situatie met de verdieping. Wellicht ten overvloede wordt nogmaals aangegeven dat de chloridereeks zonder de verdieping via de formule in Vergelijking uit de afvoer van Lobith is berekend. Daaruit wordt dan in tweede instantie de toeslag volgens Vergelijking toegevoegd om de chloridereeks met de verdieping te vinden. Stapsgewijs zijn de diverse resultaten dan als volgt: i. In een eerste stap zijn alle tijdsintervallen bepaald waarop het chloride de norm Cl heeft overschreden. Hiervan werden er 39 gevonden. Voor enkele opvolgende intervallen bleek de tijdsduur tussen die intervallen zeer klein te zijn: in vier gevallen was dat minder dan één dag. Voor 12 intervallen was dat minder dan 5 dagen. Deze uitkomsten zijn (uiteraard) onafhankelijk van TMerge en T ii. Na mergen met de hier gekozen TMerge = 5 dagen bleven er vervolgens 27 intervallen over. De kleinste tijdsafstand tussen opvolgende tijdsintervallen is dan iets meer dan 8 dagen. Qua tijdsduur zijn er enkele bijzondere korte tijdsintervallen: twee met een lengte van minder dan één dag, en zes met een duur minder dan 5 dagen. iii. Op basis van het T criterium blijven er dan uiteindelijk N:=21 potentiële KWA events over. De kortste duur bleek vijf en een halve dag te zijn, terwijl het langste event een duur heeft van bijna 82 dagen. Dat bleek op te treden vanaf half juli tot eind Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA 17 of 33

26 september 1949 (zie Figuur 2.8). Dit zeer langdurige event bleek overigens niet te zijn voortgekomen uit mergen. In werkelijkheid is dit event nog langer omdat de eindtijd van het tijdsinterval op 30 september ligt en de overschrijding van Cl zich tot ergens in (minstens) november heeft voortgezet. Dat bleek voor meerdere van de N 21 events het geval te zijn (zie bijvoorbeeld de diverse tijdsreeksfiguren in het vorige hoofdstuk). iv. Voor de meeste jaren is er (uiteraard) geen event, maar voor drie jaren (1952, 1976, en 2011) worden er twee events gevonden. Zie Figuur 2.4 voor het jaar In één jaar, 1921, zijn dat er zelfs drie. Deze drie events zijn hieronder grafisch weergegeven in Figuur 3.1 (onderste paneel, in zwart). Méér dan drie events per jaar is niet voorgekomen. v. Grafisch zijn (kentallen van) de gevonden events getekend in Figuur 3.2. Daarin zijn in het bovenste paneel de maximale chlorideconcentratie in de events uitgezet tegen het tijdstip van optreden van dat maximum. In het onderste paneel is op overeenkomstige wijze de tijdsduur van elk event tegen de tijd uitgezet (weer voor de tijd t waar binnen het event het chloride maximaal was). vi. Op de tijdsduren van de N 21 gevonden events is de frequentieanalyse uitgevoerd zoals in het vorige hoofdstuk beschreven. Het resultaat daarvan is te vinden in Figuur 3.3. Zie hiervoor de in het blauw getekende stippen. Figuur 3.1 Het bovenste paneel toont de (gemeten) afvoer te Lobith in de zomermaanden van In het onderste paneel is voor dezelfde periode de met de systeemrelaties uit Hoofdstuk 2 berekende chlorideconcentratie te Krimpen aan de IJssel getekend. Dat is voor zowel de situatie zonder als met verdieping van de Nieuwe Waterweg. Zowel zonder als met verdieping werden drie potentiële KWA-events gevonden. Deze events zijn met de doorgetrokken, en vet afgedrukte, kromme lijstukken weergegeven. In zwart is dat voor de situatie zonder, en in paars met de verdieping. Deze events zijn gevonden bij de selectiecriteria Cl = 250 m gr /, TMerge = 5 dagen, en T = 5 dagen. 18 of 33 Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA

27 Figuur 3.2 Tijdreeks van de potentiële KWA events die binnen de periode worden gevonden bij de selectiecriteria Cl = 250 m gr /, TMerge = 5 dagen, en T = 5 dagen. In het bovenste paneel is de maximale chlorideconcentratie binnen de events uitgezet tegen het tijdstip van optreden. In het onderste paneel is dat gedaan voor de tijdsduur van de events. In dit geval is dat voor de situatie zonder de verdieping op de Nieuwe Waterweg. Het bovenstaande traject is vervolgens eveneens doorlopen voor de chloridereeks waarbij de toename ten gevolge van de verdieping van de Nieuwe Waterweg is verrekend. Kort samengevat, en vergeleken met de reeks zonder de verdieping, wordt dan het volgende gevonden: vii. Na het mergen en selecteren van de events met minimale duur T worden nu 24 potentiële KWA events gevonden, en dus drie meer dan voor het geval zonder verdieping. De frequentie van het aantal potentiële events is hiermee met iets minder dan 15% toegenomen. viii. Die 3 nieuwe events zijn in drie verschillende jaren opgetreden waar eerst, zonder de verdieping, geen event werd gevonden. Dat zijn de jaren 1929 (met een duur van 7.3 dagen), 1953 (10.0 dagen), en 1992 (5.6 dagen). De duur van die nieuwe door de verdieping teweeggebrachte events kan dus, zoals voor 1953, aanzienlijk langer zijn dan de gehanteerde T. Echter de maximale chlorideconcentratie is op die intervallen niet dramatisch hoger dan de Cl. Voor de drie hier nieuwe events is dat maximum niet hoger dan 350 m gr /. Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA 19 of 33

28 ix. Conform Figuur 3.2 zijn nu in Figuur 3.4 de events (maximum van het chloride binnen een event, en de tijdsduur van de events) in tijdreeksvorm getekend. Daarnaast is in Figuur 3.5 in de vorm van een tijdreeks de toename van de tijdsduur van de events weergegeven. x. Het resultaat van de frequentieanalyse voor de nu gevonden N=24 gevonden events is opnieuw te vinden in Figuur 3.3, maar nu zijn dat de in het rood getekende punten. Het verloop van die punten lijkt op die van de blauwe punten (zonder verdieping) maar deze zijn nu in meer of mindere mate naar links en naar boven opgeschoven. Dat betekent dat, bij een gegeven herhalingstijd, er met de verdieping een langere overschrijdingsduur wordt gevonden. Figuur 3.3 Herhalingstijden voor de duur van potentiële KWA-events, zoals gevonden bij de selectiecriteria = 250 m gr / Cl, TMerge = 5 dagen, en T = 5 dagen. De blauwe punten zijn voor de situatie zonder verdieping van de Nieuwe Waterweg en de rode punten met die verdieping. De in Figuur 3.3 grafisch weergegeven relatie tussen eventduur en herhalingstijd is getalsmatig in Tabel 3.1 weergegeven: voor een aantal voorgeschreven herhalingstijden is daarin de bijhorende eventduur te vinden. In Tabel 3.2 is dat opnieuw gedaan maar nu omgekeerd, dat wil zeggen dat hier de herhalingstijd wordt gegeven voor een aantal voorgeschreven eventduren. Daarbij is tevens de door de verdieping teweeggebrachte toename van de overschrijdingsduur of de herhalingstijd in zowel absolute zin toegevoegd, als relatief via de factor bij die toename. De getallen in die tabellen zijn simpelweg via lineaire interpolatie afgeleid van de getallen die bij de stippen in Figuur 3.3 horen. 20 of 33 Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA

29 De tabellen laten zien dat voor de kortste herhalingstijden (en dus ook kortste eventduren) het grootste absolute en relatieve effect van de verdieping op de duur van de events wordt gevonden. Bij de hier gehanteerde criteria is de toename in de duur ongeveer 30% bij een herhalingstijd van 7 jaar. Die toename in de duur neemt af tot orde 2% bij een herhalingstijd van 40 jaar. Resteert de vraag in hoeverre de bij de hier gevonden events zonder verdieping er in de praktijk ook daadwerkelijk een KWA heeft plaatsgevonden. Vanaf 1970 (het jaar waarin het Haringvliet werd afgesloten, en daarmee het begin van de periode waarin de hier gebruikte systeemrelaties representatief zijn voor de huidige systeemcondities) worden in dit geval in zeven jaren potentiële KWA events gevonden, namelijk in 1971, 1976, 1990, 1991, 2003, 2009 en KWA werd vanwege watervraag daadwerkelijk ingezet in de jaren 1976, 2003, en 2011 (maar het is hier niet bekend of er ook jaren waren waar ondanks een watervraag toch geen KWA heeft plaatsgevonden). Deze drie echte KWA jaren zijn bevat in de zeven potentiële jaren die hier (na 1970) worden gevonden. In die zin is dat dus consistent. Figuur 3.4 Tijdreeks van de potentiële KWA events die binnen de periode worden gevonden bij de selectiecriteria Cl = 250 m gr /, TMerge = 5 dagen, en T = 5 dagen. In het bovenste paneel is de maximale chlorideconcentratie binnen de events uitgezet tegen het tijdstip van optreden. In het onderste paneel is dat gedaan voor de tijdsduur van de events. In dit geval is dat voor de situatie met de verdieping op de Nieuwe Waterweg. Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA 21 of 33

30 Cl =250 m gr / Figuur 3.5 Tijdreeks van de toename van de tijdsduur van de events bij de selectiecriteria, T Merge = 5 dagen, en T = 5 dagen. Deze reeks toont het verschil van de tijdsduren die eerder in de onderste panelen van Figuur 3.4 (met verdieping) en Figuur 3.2 (zonder verdieping) al zijn getekend. Herh. Tijd [jaar] Tabel 3.1 Duur [dagen], -/-Verdieping NW Duur [dagen], +/+Verdieping NW Toename ED absoluut [dagen] Factor toename De duur van de potentiële KWA-events voor een aantal herhalingstijden (kolom 1), en daarbij die duur voor de situatie zonder (kolom 2) als met de verdieping (kolom 3) van de Nieuwe Waterweg. In kolom 4 is de toename van de eventduur gegeven, en in kolom 5 de factor van die toename (quotiënt van de getallen in kolom 3 en 2). Bij deze uitkomsten is de volgende instelling van de parameters in de event selectie criteria gebruikt: Cl = 250 m gr /, TMerge = 5 dagen, en T = 5 dagen 22 of 33 Effectbepaling verdieping Nieuwe Waterweg op KWA