Opdrachtgever: Rijkswaterstaat RIKZ. WINN Verkenning compartimentering. Rapport. Januari WL delft hydraulics Q4112

Transcriptie

1 Opdrachtgever: Rijkswaterstaat RIKZ WINN Verkenning compartimentering Rapport Januari 2006 Q4112 WL delft hydraulics

2 Opdrachtgever: Rijkswaterstaat RIKZ WINN Verkenning compartimentering Nathalie Asselman Rapport Januari 2006

3

4 Inhoud 1 Inleiding Kader Opdrachtverlening Compartimentering Effecten van compartimentering Inleiding Veiligheid Nederland in Kaart Verkenning van systeemwerking in het bovenrivierengebied van Rijn en Maas Belvedere Waterstaatkundige inrichting van rivierpolders Gevolgen van overstroming in de Zuidplaspolder Conclusies Modelschematisatie dijkring 14 (VNK) Inleiding Modelschematisatie Uitgevoerde modelsimulaties in het VNK project Toepasbaarheid binnen project WINN verkenning compartimentering Compartimentering dijkring 14 modelsimulaties Inleiding Doorbraak vanuit de Nieuwe Maas bij Kralingse Veer met secundaire kering Doorbraak vanuit de Nieuwe Maas bij Kralingse Veer zonder secundaire kering Doorbraak vanuit zee bij Ter Heijde zonder compartimentering i

5 5.5 Doorbraak vanuit zee bij Ter Heijde met compartimentering Conclusies Conclusies, discussie en aanbevelingen Referenties A Ligging locaties vermeld in tekst hoofdstuk 5...A 1 ii

6 1 Inleiding 1.1 Kader Primaire waterkeringen beschermen het achterland van onze kust en rivieren. Als gevolg van de klimaatsveranderingen stijgt de zeespiegel en neemt de kracht van de stormen op de Noordzee, en daarmee de kracht van de golven op de zeewering toe. Verbreding en versterking van deze dijken en duinen vangen de huidige ontwikkelingen op. Ook de dynamiek van de rivieren verandert als gevolg van de klimaatveranderingen, zo wordt de afvoer van de grote rivieren steeds grilliger. Tegelijkertijd wordt het achterland steeds intensiever gebruikt. Een doorbraak van een primaire kering langs de kust of de rivier zou in de huidige situatie leiden tot een overstroming met gevolgen van ongekende omvang. Om een beeld te krijgen van het huidige overstromingsrisico van verschillende dijkringen is recentelijk de studie Veiligheid Nederland in Kaart (VNK) uitgevoerd. Hierbij is gekeken naar de kans op een doorbraak en naar de potentiële gevolgen. Het huidige beleid om overstromingsrisico s te beperken is erop gericht om de kans op een falende kering klein te houden. Er wordt daarbij alleen impliciet rekening gehouden met de gevolgen van een mogelijke overstroming. Dit laatste heeft onder meer geresulteerd in hogere veiligheidsnormen voor onder meer de Randstad (kans 1:10000), Zeeland en de Waddeneilanden (kans 1:4000) ten opzichte van dijkringen in het rivierengebied (kans 1:1250). In verschillende studies en nota s wordt momenteel gepleit voor een veiligheidsbenadering die uitgaat van overstromingskansen en/of een overstromingsrisicobenadering, in plaats van overschrijdingskansen, waarbij de gevolgen van een overstroming zoveel mogelijk beperkt dienen te worden. In dit kader wordt ondermeer gesproken over het belang van water als ordenend principe bij de ruimtelijke inrichting (zie o.a. Vierde nota waterhuishouding, Watertoets voor ruimtelijke plannen en Nota Ruimte). Om de gevolgen van een dijkdoorbraak te verminderen kan ook worden gedacht aan compartimentering van het lager liggende gebied (vaak een polder) achter de primaire waterkering. In het kader van het programma Water INNovatiebron (WINN) is het project Verkenning Compartimentering gestart. In deze verkenning worden de mogelijkheden van compartimentering van het achterland onderzocht om bij een falende primaire kering de gevolgen van een overstroming te minimaliseren. Dit zal in eerste instantie worden uitgezocht voor een deel van dijkringgebied 14 (Zuid Holland). 1 1

7 1.2 Opdrachtverlening Het RIKZ van Rijkswaterstaat heeft opdracht gegeven aan om op basis van gegevens uit bestaande studies, zoals VNK en RBSO (Rampenbeheersingsstrategie overstromingen Rijn en Maas), conclusies te trekken ten aanzien van compartimentering in het algemeen en van dijkringgebied 14 in het bijzonder (brief van RIKZ van 28 november 2005 met opdrachtnummer ). Om het principe van compartimentering te verduidelijken worden enkele overstromingssimulaties uitgevoerd. De bevindingen worden in dit rapport verwoord. 1 2

8 2 Compartimentering Definitie Compartimenteren betekent letterlijk onderverdelen. Bij compartimentering van een polder wordt dan ook het opdelen van de polder in deelgebieden bedoeld, die zich bij overstromen verschillend gedragen. Deze onderverdeling in deelgebieden kan plaatsvinden door het aanbrengen van een secundaire kering achter de primaire waterkering. Dit is ondermeer gebeurd bij Rotterdam, Kralingse Veer. Ook kunnen dwarsdijken worden aangelegd. De Diefdijk tussen de Betuwe en de Alblasserwaard is een bekend voorbeeld van een dergelijke dwarsdijk die als doel heeft het westelijke deel tegen overstromingen te beschermen wanneer zich in het oosten een dijkdoorbraak voordeed. Maar ook andere verheffingen in het landschap of aardebanen die voor (snel)wegen en spoorlijnen zijn aangelegd kunnen als compartimenteringsdijk functioneren. Gevolgen van compartimentering Uitgangspunt bij compartimentering is dat binnendijks verhoogd aangelegde elementen een sturende rol zullen spelen bij het vollopen van de polder. Deze elementen verdelen een polder in compartimenten die één voor één vol zullen lopen wat leidt tot een vertraging in overstromingssnelheid van het poldergebied. Wanneer de compartimenteringsdijken voldoende hoog zijn, zullen zij het overstromen van de polder niet alleen vertragen, maar kunnen zij er ook toe leiden dat bepaalde delen helemaal niet overstromen. Het overstroomde oppervlak en daarmee de omvang van het gebied met schade neemt daardoor af. Compartimentering kan ook worden gebruikt om een overstroming meer gecontroleerd plaats te laten vinden, waardoor gebieden met een grotere potentiële schade, veelal dicht bebouwde gebieden, worden ontlast. De compartimenteringsdijk zelf kan vaak worden gebruikt als vluchtroute. Naast deze gewenste positieve effecten kan compartimentering ook negatieve gevolgen hebben. De aanwezigheid van barrières in een polder kunnen lokaal leiden tot opstuwing en daarmee hogere waterstanden. Dit kan leiden tot een toename van de schade en een groter kans op slachtoffers. De stijgsnelheid (de snelheid waarmee de waterdiepte toeneemt in de tijd) kan als gevolg van compartimentering toenemen. Ook dit aspect vergroot de kans op slachtoffers. Gebruik van lineaire landschapselementen als dijklichaam Voor het opdelen van het gebied in kleinere eenheden kan gebruik worden gemaakt van bestaande en nieuw aan te leggen lineaire landschapselementen, zoals het uitgebreide netwerk van (polder)dijken, (snel)wegen en spoorlijnen. Echter, niet al deze elementen zijn ontworpen om water te keren. Omdat het ontwerp en de opbouw van verhoogde snelwegen en spoorlijnen afwijken van die van een dijklichaam kan de kans op falen eveneens afwijken. Dit is onderzocht door Knoeff et al. (2003). 2 1

9 Waterkeringen worden getoetst op veiligheid volgens de methode Leidraad Toetsen op Veiligheid (LTV). Wanneer deze methode wordt toegepast om het aardebaanlichaam van een weg te toetsen wordt in veel gevallen een voldoende behaald (Knoeff et al., 2003). Voorwaarde hierbij is wel dat het overslagdebiet beperkt blijft. Een spoorweg wordt door de LTV in eerste instantie vaak onvoldoende beoordeeld op grond van het steile buitentalud. Volgens Knoeff et al. (2003) kan in het geval van spoordijken alleen met een nadere beschouwing een voldoende score worden behaald. De stabiliteit van spoordijken lijkt daarmee geringer dan van snelwegen. In beide gevallen dient echter het overslagdebiet beperkt te blijven. Hoe groot het overslagdebiet maximaal mag zijn is mede afhankelijk van de bekleding van het object. 2 2

10 3 Effecten van compartimentering 3.1 Inleiding De afgelopen jaren zijn meerdere studies uitgevoerd naar gevolgen van overstromingen. Deze studies zijn veelal gebaseerd op gedetailleerde modelsimulaties waarbij verschillende overstromingsscenario s zijn bestudeerd. Bij deze overstromingsscenario s wordt in eerste instantie uitgegaan van de huidige inrichting van het gebied. Dat wil zeggen dat snelwegen en spoordijken die als verhoogde lijnelementen in het landschap zichtbaar zijn ook als zodanig in de modelschematisatie zijn opgenomen. Vervolgens is bij veel studies gekeken naar de mogelijkheid om maatregelen te treffen om het gebied, of delen van het gebied beter te beschermen. Een van de opties is het weghalen of juist het verder verhogen of afsluiten van snelwegen, spoordijken en overige lijnelementen die het water gedurende enige tijd kunnen keren. Deze inventarisatie van inrichtingsmaatregelen geeft inzicht aan de beheerder van het gebied over hoe de gevolgen van een ramp te beperken zijn. Zij geeft echter ook algemeen bruikbare informatie over de positieve en negatieve effecten van compartimentering. Dit hoofdstuk geeft een overzicht van een aantal overstromingsstudies waarbij gekeken is naar het effect van compartimentering. Per studie wordt gekeken naar de manier waarop met compartimentering is omgegaan en wat de gevolgen hiervan zijn op het overstromingsverloop, de te verwachte schade en op de kans op slachtoffers. Bij de meeste studies is geen aandacht besteed aan de kosten van compartimentering. Deze kosten bestaan uit directe kosten in verband met de aanleg en onderhoud van de compartimenteringsdijk, evenals indirecte kosten in verband met een mogelijke rem op de lokale ontwikkeling van het gebied en een mogelijke afname van de LNC waarde van het gebied. Een inschatting van de kosteneffectiviteit van compartimentering is daarom niet in het overzicht opgenomen. 3.2 Veiligheid Nederland in Kaart Studie en doelstelling In 2001 is in opdracht van de staatssecretaris van Verkeer en Waterstaat het project Veiligheid Nederland in Kaart (VNK) van start gegaan. Het doel van VNK was inzicht te krijgen in de kans op overstromingen en de gevolgen van overstromingen in Nederland. Uitgangspunt was dat naast de overschrijdingskans van hoogwaterstanden waar de dijken nu op worden getoetst ook ander faalmechanismen (bijvoorbeeld piping) in kaart worden gebracht. Daarnaast is uitgebreid aandacht besteed aan de gevolgen van een doorbraak. Hiervoor zijn overstromingssimulaties uitgevoerd en zijn schattingen gemaakt van de te verwachten schade en aantallen slachtoffers. 3 1

11 Methode De overstromingssimulaties zijn uitgevoerd voor 3 dijkringen: dijkring 7 (Noordoostpolder), dijkring 14 (Zuid Holland) en dijkring 36 (Land van Heusden / de Maaskant). Bij de overstromingssimulaties is in eerste instantie uitgegaan van de huidige inrichting van het gebied. Dit betekent dat alle aanwezige snelwegen, spoordijken en overige dijken en kades in het model zijn geschematiseerd. Deze objecten functioneren veelal als compartimenteringsdijken. Om een indruk te krijgen van het effect van deze compartimenteringsdijken op het verloop van de overstroming, de potentiële schade en de mogelijke slachtoffers, is een gevoeligheidsanalyse uitgevoerd. Bij deze gevoeligheidsanalyse is gekeken naar het effect van het wel of niet bezwijken van compartimenteringsdijken wanneer er water tegenaan komt te staan of er overheen stroomt. De compartimenteringsdijken zijn dus niet uit de modelschematisatie verwijderd, maar werden slechts lokaal onderbroken om falen te simuleren. Bij de gevoeligheidsanalyse voor dijkring 14 is onderscheid gemaakt tussen het falen van boezemkades en het falen van overige secundaire keringen wanneer er water tegenaan komt te staan. De resultaten van dijkring 14 worden hier nader toegelicht. Resultaten Uit de resultaten bleek dat het bezwijken van de boezemkades een zeer gering effect had op het overstroomde oppervlak. De toename in de schade was eveneens gering. Wanneer alle lijnelementen kunnen bezwijken (dus ook spoordijken en snelwegen) zijn grotere verschillen te verwachten. De resultaten van het VNK project zijn kort samengevat in Tabel 3.1 (bron: Melisie, 2005). In alle berekende scenario s leidde doorbraken in boezemkades en overig lijnelementen tot een toename van het overstroomde oppervlak. Bij negen van de tien scenario s nam daardoor ook de totale economische schade toe. Slechts bij één doorbraakscenario leidde het doorbreken van de lijnelementen in het gebied tot een afname van de economische schade. Bij dit scenario weegt de afname van de economische schade door een afname van de waterdiepte dus op tegen de toename in schade als gevolg van de toename in overstroomd oppervlak. Deze situatie zal zich vooral voordoen wanneer het gebied nabij de bres bestaat uit stedelijk gebied, terwijl het omringende gebied dat na bezwijken van de boezemkades en overige lijnelementen wordt overstroomd een geringere economische waarde heeft. De kans op dodelijke slachtoffers als gevolg van de onderzochte overstromingsscenario s is onderzocht door Jonkman en Cappendijk (2005). Hiervoor is gebruik gemaakt van de methode voor de bepaling van het aantal slachtoffers ten gevolge van een grootschalige overstroming (Jonkman, 2004). Een overzicht van de belangrijkste resultaten voor dijkring 14 is gegeven in Tabel 3.2. In de meeste gevallen leidt het bezwijken van de lijnelementen tot een toename van het aantal slachtoffers. Slechts bij twee doorbraakscenario s leidde het bezwijken van de lijnelementen tot een afname van het aantal slachtoffers. Dit is onder andere het geval bij het scenario Kralingen. Het gebied nabij de bres is bebouwd. In het scenario waarbij de lijnelementen niet bezwijken wordt dit gebied gekenmerkt door zeer grote waterdieptes en zeer hoge stijgsnelheden. Dit leidt tot een grote kans op slachtoffers. Wanneer de lijnelementen bezwijken, nemen de waterdieptes en de stijgsnelheden af waardoor de kans op slachtoffers in dit gebied ook afneemt. 3 2

12 De afname in het aantal slachtoffers in het gebied nabij de bres is in dit geval groter dan de toename in het aantal slachtoffers in het omringende gebied. Dit kan wanneer (1) de waterdieptes en stijgsnelheden in het omringende gebied beperkt zijn of (2) het omringende gebied minder dicht bevolkt is. Conclusie De aanwezigheid van compartimenteringsdijken heeft een gunstig effect op de omvang van het getroffen gebied. In de meeste gevallen lijkt de aanwezigheid van compartimenteringsdijken tevens een gunstig effect te hebben op de economische schade en kans op slachtoffers. Dit is echter niet altijd het geval. In sommige gevallen leiden de hogere waterstanden bovenstrooms van een compartimenteringsdijk tot een toename van de economische schade en een grotere kans op slachtoffers (Melisie, 2005; Jonkman en Cappendijk, 2005). Dit effect verklaart onder meer de afname in slachtoffers bij het scenario Kralingen (tabel 3.2): wanneer de secundaire kering bezwijkt, neemt de waterstand in het bovenstroomsgelegen compartiment zo ver af dat dit leidt tot een afname in het aantal slachtoffers. Tabel 3.1 Berekende overstroomde oppervlakten en economische schade als gevolg van dijkdoorbraken op verschillende locaties in dijkring 14 (bron: Melisie, 2005) doorbraaklocatie overstroomd oppervlak (ha) economische schade (x ) geen doorbraken in lijnelementen met doorbraken in lijnelementen verschil (%) geen doorbraken in lijnelementen met doorbraken in lijnelementen verschil (%) Kralingen Den Haag Boulevard Uitwateringssluis Scheveningen Katwijk Hoek van Holland Katwijk en Den Haag Den Haag en Ter Heijde Rotterdam West Rotterdam Oost Katwijk, Den Haag en Ter Heijde

13 Tabel 3.2 Berekend potentieel aantal slachtoffers als gevolg van dijkdoorbraken op verschillende locaties in dijkring 14 (bron: Jonkman en Cappendijk, 2005) doorbraaklocatie aantal slachtoffers geen doorbraken in de lijnelementen met doorbraken in de lijnelementen verschil (%) Kralingen Den Haag Boulevard Uitwateringssluis Scheveningen Katwijk Hoek van Holland Katwijk en Den Haag Den Haag en Ter Heijde Rotterdam West Rotterdam Oost Katwijk, Den Haag en Ter Heijde Verkenning van systeemwerking in het bovenrivierengebied van Rijn en Maas Studie De studie Verkenning van systeemwerking in het bovenrivierengebied van Rijn en Maas bestond uit twee deelstudies met als titel: Reductie overstromingsschade door systeemwerking; Compartimentering van dijkringgebieden in het bovenrivierengebied: beïnvloeding van systeemwerking en overstromingsschade. De studies zijn uitgevoed door WL in opdracht van de Dienst Weg en Waterbouwkunde (DWW) en het Rijksinstituut voor Integraal Zoetwaterbeheer en Afvalwaterbehandeling (RIZA), beiden van Rijkswaterstaat. Doelstelling Beide onderzoeken hadden tot doel het inventariseren en kwantificeren van de hydraulische gevolgen die het bezwijken van een specifiek dijkvak heeft voor veranderingen in de hydraulische belasting langs andere dijk(ring)en. 3 4

14 Methode In het totaal zijn elf overstromingsscenario s berekend met behulp van het 2D overstromingsmodel Delft FLS. Dit model had betrekking op het bovenrivierengebied van de rivieren Rijn en Maas in Nederland. In alle scenario s was sprake van één dijkdoorbraak. Acht berekeningen hadden betrekking op verschillende doorbraaklocaties. De drie aanvullende berekeningen hadden betrekking op het effect van compartimentering. De resultaten van deze drie aanvullende berekeningen worden in dit rapport toegelicht. Resultaten De resultaten worden uitgebreid besproken in Van Mierlo (2005). Enkele belangrijke bevindingen worden hier kort samengevat. Eén scenario heeft betrekking op een doorbraak vanuit de Waal bij IJzendoorn in dijkring 43 (Betuwe, Tieler en Culemborgerwaarden). Zonder compartimentering stroomt vrijwel de gehele dijkring onder water. Ook stroomt het water over de Diefdijk heen naar dijkring 16 (Alblasserwaard en Vijfheerenlanden). Het instromende Waalwater stroomt in de uitgangssituatie terug naar de Waal. Wanneer een compartimenteringsdijk wordt aangelegd in dijkring 43 door de oostelijke dijk langs het Amsterdam Rijnkanaal te verhogen leidt dit tot opstuwing in dijkring 43 en daardoor tot iets hogere waterstanden. Belangrijker is echter dat het instromende Waalwater niet terugstroomt naar de Waal, maar naar de Lek. De afvoer van de Lek neemt hierdoor zo sterk toe dat alsnog water over de dijken heen in dijkring 16 stroomt. Ook neemt de kans op dijkdoorbraken langs de Lek op andere locaties toe. Een ander scenario heeft betrekking op een doorbraak vanuit de Waal bij Weurt in dijkring 41 (Land van Maas en Waal). Zonder compartimentering loopt een groot deel van dijkring 41 onder water. Het ingestroomde Waalwater stroomt in de uitgangssituatie niet terug naar de Waal, maar naar de Maas. Dit resulteert in overstroming van de aan de Maas gelegen dijkring 36 (Land van Heusden/de Maaskant). Wanneer een oost west georiënteerde compartimenteringsdijk wordt aangelegd in dijkring 41 en de Maasdijk wordt verhoogd voorkomt dit doorstroming van Waalwater naar de Maas. Dijkring 36 en overige dijkringen gelegen aan de Maas worden hierdoor ontlast. In dijkring 41 leidt de compartimenteringsdijk echter tot waterstanden die enkele meters hoger worden dan in de uitgangssituatie. Het laatste doorbraakscenario heeft betrekking op een doorbraak vanuit de IJssel bij Den Nul. Zonder compartimentering overstroomt een deel van de aangrenzende dijkring 53 (Salland). Het overstroomde gebied omvat onder meer enkele woonwijken van de stad Zwolle. Bescherming van de stad Zwolle met behulp van een compartimenteringsdijk heeft tot gevolg dat de stad Zwolle droogblijft. 3 5

15 Conclusies Uit de resultaten van dit onderzoek kunnen enkele belangrijke conclusies worden getrokken: Compartimentering van een dijkring heeft effect op het overstroomde oppervlak binnen de dijkring. Dit wordt meestal kleiner, waardoor de economische schade en de kans op slachtoffers in de regel afneemt; Het is mogelijk delen van dijkringen (zoals bebouwde gebieden) te beschermen door een compartimenteringsdijk aan te leggen. De schade zal hierdoor afnemen; Als gevolg van compartimentering nemen de waterstanden bovenstrooms van een compartimenteringsdijk toe. Bij een sterke toename kan dit leiden tot een toename van de economische schade en het aantal potentiële slachtoffers; Compartimentering van een dijkring kan ook gevolgen hebben voor nabij gelegen dijkringen. Deze gevolgen kunnen positief zijn, bijvoorbeeld wanneer geen water meer stroomt over de dijk tussen de overstroomde dijkring en de direct aangrenzende dijkring. Er kan echter ook sprake zijn van een negatief effect wanneer het water dat uit een bepaalde rivier de dijkring instroomt, terugstroomt naar een andere rivier. De afvoer op deze laatste rivier kan zo sterk toenemen dat de kans op dijkdoorbraken hier toeneemt. Dit effect is vooral van belang wanneer water van een rivier met een relatief grote afvoer (rivier de Waal) terugstroomt in een rivier met een veel kleinere afvoer (Lek, of Maas). 3.4 Belvedere Waterstaatkundige inrichting van rivierpolders Studie In 2003 is door D. Alkema (Universiteit Utrecht) in opdracht van het projectbureau Belvedere van het Ministerie van Volkshuisvesting, Ruimtelijke Ordening en Milieubeheer, een studie uitgevoerd naar de waterstaatkundige inrichting van rivierpolders. De subtitel van de studie luide Een hernieuwde rol voor cultuurhistorische elementen. Doel Het doel van de studie was om te onderzoeken hoe oude kaden en weteringen bij overstromingen benut kunnen worden ter bevordering van de veiligheid van het rivierengebied. Methode Het principe vermeld in de doelstelling was uitgewerkt met behulp van 28 overstromingssimulaties voor het Land van Maas en Waal. De verschillen tussen de scenario s bestonden uit verschillende doorbraaklocaties in combinatie met een viertal inrichtingsvarianten van het gebied. 3 6

16 De bestudeerde inrichtingsvarianten waren: 1. huidige situatie: alle op dit moment aanwezige dijken, kades, spoordijken en overige lijnelementen zijn in de modelschematisatie opgenomen; 2. opgeruimd: alle oude nog aanwezige dijklichamen zijn uit het model verwijderd; 3. hersteld: de situatie van 1850 is hersteld; 4. verbeterd: getracht is door een combinatie van oude en nieuwe elementen te komen tot een optimale inrichting van het gebied. Alle scenario s zijn doorgerekend met de Schade en Slachtoffermodule (SSM) van het Hoogwater Informatie Systeem (HIS) van Rijkswaterstaat. Dit leverde een schatting op van de totale schade van elk scenario uitgedrukt in Euro's. Ook is gekeken naar de gemiddelde waarschuwingstijd die beschikbaar was voor bewoonde gebieden. Conclusies Verwacht werd dat een toename van de compartimentering zou leiden tot een vertraging van de overstroming en een vermindering van de schade. Echter, de resultaten toonden aan dat noch het afbreken van alle oude binnendijkse elementen, noch het compleet reconstrueren van deze cultuurhistorische objecten een significante bijdrage leverde aan het verminderen van totale schade of risico. Hiervoor werden twee verklaringen gevonden (Alkema, 2003): De meeste binnendijkse elementen zijn te laag om het oprukkende water voor lange tijd tegen te houden. Na verloop van tijd stroomt het water er overheen wat tot gevolg heeft dat deze elementen het eindbeeld niet of nauwelijks beïnvloeden. Omdat de schadebepaling vooral gebaseerd is op de maximale waterdiepte (eindsituatie) zal de aanwezigheid van de lage elementen nauwelijks weerslag hebben op het eindresultaat. In de waarden voor de gemiddelde waarschuwingstijd waren wel grotere variaties te ontdekken waaruit blijkt dat binnendijkse elementen wel invloed hebben op de voortgang van de inundatie. Wanneer de vertraging voldoende groot is kan, zelfs bij een gelijk aantal getroffen personen, de kans op dodelijke slachtoffers afnemen; De eerste drie inrichtingsvarianten (de huidige situatie, de opgeruimde situatie en de totaal herstelde situatie) leverde een tamelijk willekeurig patroon van compartimenteringsdijken op. Een klein (deel ) compartiment kan zich sneller vullen met water. Ook kan er een grotere diepte worden bereikt dan wanneer de compartimentering er niet was geweest. Compartimentering kan positieve gevolgen hebben voor de polder als geheel, maar kan negatief uitpakken voor specifieke compartimenten. Mocht dit gelden voor een compartiment waarin zich kwetsbare elementen lees bebouwde gebieden bevinden dan zal dit zijn weerslag op de totale schade en kans op slachtoffers hebben. Een reductie van de schade is wel mogelijk wanneer op selectieve wijze oude dijken worden hersteld en aanpassingen worden gemaakt in de moderne waterkerende elementen. De hernieuwde functie van oude dijken en kaden moet dan vooral gevonden worden in het vertragen van de overstroming en het (zo lang mogelijk) afschermen van kwetsbare gebieden. 3 7

17 3.5 Gevolgen van overstroming in de Zuidplaspolder Studie en doelstelling Het project Gevolgen van overstroming in de Zuidplaspolder Risicofactoren voor nieuwe woningbouwprojecten is uitgevoerd door WL Delft Hydraulics in opdracht van de Provincie Zuid Holland. De Zuidplaspolder is een laaggelegen polder ten westen van Gouda (de gemiddelde maaiveldhoogte ligt op NAP 5.6 m). Gezien de diepe ligging van deze polder zijn de gevolgen van een eventuele dijkdoorbraak groot. In het kader van het Rijksbeleid Waterbeheer 21 e eeuw in combinatie met het door alle overheden onderschreven Nationale Bestuursakkoord Water is vastgesteld dat de overheid zich bewust moet zijn van de consequenties van het bouwen in diepgelegen delen in Nederland, en oog moet hebben voor de risico s die dat met zich brengt. Doel van dit onderzoek was daarom om na te gaan wat de kwetsbaarheid is van nieuwbouwgebieden in de Zuidplaspolder (in het bijzonder Westergouwe) en hoe die kwetsbaarheid met inrichtingsmaatregelen kan worden verminderd. Methode Om na te gaan wat de kwetsbaarheid is van het gebied en hoe deze met inrichtingsmaatregelen kan worden verminderd is een overstromingsmodel ontwikkeld. Met dit model zijn een groot aantal doorbraakscenario s doorgerekend. Hierbij is in eerste instantie uitgegaan van de huidige inrichting van het gebied. In tweede instantie is een serie maatregelen doorgerekend waaronder ophoging van te bebouwen gebieden, maar ook het benadrukken van lijnelementen die als compartimenteringsdijk kunnen functioneren. Te denken valt dan aan het aanleggen van een hoge, waterkerende, geluidswal langs de A20. Resultaten Verschillende spoorlijnen en snelwegen in het gebied houden het water gedurende enige tijd tegen. Als eerste inrichtingsmaatregel is het afsluiten van de viaducten en duikers onder de spoor en snelwegen bestudeerd. Dit leidt tot een grotere waterdiepte bovenstrooms van de spoorlijn of snelweg. Aan de andere kant van de van de spoorlijn of snelweg neemt de waterdiepte af. Ook duurt het langer voordat het water deze gebieden bereikt (Asselman et al., 2004). Als tweede inrichtingsmaatregel is het verhogen van snelwegen en spoordijken bestudeerd. Verhoging van de snelwegen betekent dat deze kunnen functioneren als compartimenteringsdijken. In plaats van de snelwegen zelf te verhogen (een dure maatregel) zouden ook geluidswallen aangelegd kunnen worden. Omdat de compartimenteringsdijk het water kan keren neemt de opstuwing, en dus de waterstand, aan de stroomopwaartse kant toe. Het gebied aan de andere kant van de compartimenteringsdijk wordt wel beschermd. Ook is gekeken naar het effect van de aanleg van een kade rondom de woonwijk om deze te beschermen. De kade zou kunnen worden gezien als een compartimenteringsdijk. 3 8

18 De resultaten toonden aan dat door het snelle verloop van de overstroming bij een doorbraak vanuit de Hollandse IJssel, er reeds water via de duikers in de watergangen en via de coupures tussen de huizenblokken de woonwijk binnenstroomt voordat deze zijn afgesloten. Om dit geheel te voorkomen zouden deze binnen één uur na de doorbraak moeten worden gesloten. Het afsluiten van de watergangen en coupures binnen 24 uur heeft tot gevolg dat de woonwijk wel onder water loopt, maar dat het droogvallen van de woonwijk sterk wordt vertraagd omdat de uitstroom belemmerd wordt. Conclusies De aanleg van compartimenteringsdijken leidt tot een toename van de waterdiepte bovenstrooms van de dijk. De mate waarin dit gebeurt, is afhankelijk van de hoogte van de dijk (kan er water overheen stromen of niet?) en van de omvang van het bovenstrooms gelegen gebied. Bij de aanleg van een compartimenteringsdijk rondom een woonkern dient rekening te worden gehouden met het snel kunnen afsluiten van wegen en waterlopen die de kering kruisen. Wanneer de woonkern toch onder water loopt hindert de kering het droogvallen van het gebied doordat de uitstroom belemmerd wordt. 3.6 Conclusies De aanwezigheid van compartimenteringsdijken heeft een gunstig effect op de omvang van het getroffen gebied. In de meeste gevallen lijkt de aanwezigheid van compartimenteringsdijken tevens een gunstig effect te hebben op de economische schade en kans op slachtoffers. Dit is echter niet altijd het geval. In sommige gevallen leiden de hogere waterstanden bovenstrooms van een compartimenteringsdijk tot een toename van de economische schade en een grotere kans op slachtoffers. Compartimentering van een dijkring kan ook gevolgen hebben voor nabij gelegen dijkringen. Deze gevolgen kunnen positief zijn, bijvoorbeeld wanneer geen water meer stroomt over de dijk tussen de overstroomde dijkring en de direct aangrenzende dijkring. Er kan echter ook sprake zijn van een negatief effect wanneer het water dat uit een bepaalde rivier de dijkring instroomt, terugstroomt naar een andere rivier. De afvoer op deze laatste rivier kan zo sterk toenemen dat de kans op dijkdoorbraken hier toeneemt. Dit effect is vooral van belang wanneer water van een rivier met een relatief grote afvoer (rivier de Waal) terugstroomt in een rivier met een veel kleinere afvoer (Lek, of Maas). Bij de aanleg van een compartimenteringsdijk rondom een woonkern dient rekening te worden gehouden met het snel kunnen afsluiten van wegen en waterlopen die de kering kruisen. Wanneer de woonkern toch onder water loopt hindert de kering het droogvallen van het gebied doordat de uitstroom belemmerd wordt. 3 9

19 4 Modelschematisatie dijkring 14 (VNK) 4.1 Inleiding In het kader van de studie Veiligheid Nederland in Kaart (VNK) is een eerste analyse uitgevoerd naar de effecten van compartimentering (zie hoofdstuk 3.2). De modelschematisatie ontwikkeld binnen het VNK project zal binnen het onderhavige project worden gebruikt om het principe van compartimentering verder uit te werken. Dit hoofdstuk geeft een beknopte beschrijving van de beschikbare modelschematisatie voor dijkring Modelschematisatie Het overstromingsmodel voor dijkring 14 beslaat de gehele dijkring (Figuur 4.1). In het noorden wordt de rand van het model gevormd door het Noordzeekanaal. In het westen vormt de Noordzee kust de grens. In het zuiden vormen de Nieuwe Waterweg en de Hollandse IJssel de begrenzing. Het Amsterdam Rijnkanaal vormt de oostgrens van de dijkring. Het overstromingsmodel van dijkring 14 bestaat uit een 1D schematisatie van de belangrijkste waterlopen in het gebied. In Figuur 4.1 zijn deze weergegeven als donkerblauwe lijnen. Kleine sloten zijn niet in de schematisatie opgenomen. Grote plassen zijn meegenomen in het hierna beschreven hoogtemodel. Deze zijn daardoor niet direct zichtbaar in Figuur 4.1. Het 1D model van de waterlopen is gekoppeld aan een 2D hoogtemodel. Dit hoogtemodel geeft de hoogteligging van het maaiveld op verschillende plaatsen in de dijkring weer. Het bestaat uit gridcellen met een afmeting van 100 m x 100 m. Opvallend in het hoogtemodel zijn de laaggelegen polders van de Haarlemmermeer (nummer 5 in Figuur 4.1) en de polders in het gebied tussen Gouda, Den Haag en Rotterdam (nummer 6 in Figuur 4.1). Alle laaggelegen gebieden (NAP 4 m of lager) hebben een lichtbruine kleur. De hogere gebieden (NAP + 3 m of hoger) zijn aangegeven in donkerbruine tinten en bevinden zich vooral langs de kust. De hogere gebieden langs de Oude Rijn vormen een soort barrière tussen de lager gelegen polders in het noorden en het zuiden van de dijkring (oranje tinten, variërend van NAP 1.7 m op grotere afstand van de Oude Rijn tot NAP 0.3 m bovenop de stroomrug). Ook zijn enkele donkere lijnen zichtbaar in de laaggelegen polders. Dit zijn hoger gelegen boezemkades, snelwegen en spoorlijnen. De belangrijkste lijnelementen zijn in het model opgenomen. Om te voorkomen dat er te veel bergingsvolume verloren gaat zijn minder belangrijke lijnelementen niet in de schematisatie verwerkt. Immers, omdat een gridcel 100 m breed is, heeft elk lijnelement ook een minimale breedte van 100 m. Wanneer een polder vele smalle kades en dijkjes bevat bestaat het risico dat deze te veel ruimte in beslag nemen in het hoogtemodel en daarmee het bergend vermogen van de polder te veel doen afnemen. Dit zou tot een overschatting leiden van de waterstanden. 4 1

20 Op plaatsen waar lijnelementen zijn onderbroken door tunnels of viaducten is dit gemodelleerd met behulp van een kort 1D takje. In Figuur 4.1 zijn deze terug te vinden als korte blauwe streepjes. Kleinere doorgangen zoals duikers of kleine tunneltjes zijn niet gemodelleerd. De opbouw van het model, de gebruikte data en de uitgevoerde werkzaamheden zijn in meer detail beschreven in Melisie (2005). Figuur 4.1 Modelschematisatie dijkring 14 gemaakt door het projectbureau Veiligheid Nederland in Kaart (Melisie, 2005) 4.3 Uitgevoerde modelsimulaties in het VNK project In het VNK project is het overstromingsmodel gebruikt om een groot aantal overstromingsscenario s door te rekenen. De overstromingsscenario s onderscheiden zich in doorbraaklocatie en in modelaannamen. Een aantal doorbraaklocaties is aangegeven in Figuur 4.1 met behulp van groene lijnen. Dit zijn de locaties Katwijk (1), Scheveningen (2) en Ter Heijde (3). De doorbraaklocatie Kralingse Veer is niet aangegeven in het model met een groene lijn. Deze bevindt zich ten oosten van Rotterdam bij nummer 4 in Figuur 4.1. Verschillende modelaannamen bestaan onder andere uit verschillende buitenwaterstanden op het moment van falen, en het wel of niet bezwijken van secundaire keringen en overige lijnelementen in het gebied. Voor een beschrijving van alle simulaties wordt verwezen naar Melisie (2005). 4 2

21 4.4 Toepasbaarheid binnen project WINN verkenning compartimentering Het overstromingsmodel ontwikkeld door het projectbureau VNK is uitermate geschikt voor een eerste verkenning van het effect van compartimentering. Het beslaat de gehele dijkring en de belangrijkste reeds aanwezige lijnelementen welke kunnen functioneren als compartimenteringsdijken zijn in de schematisatie weergegeven. Wanneer het effect van een compartimenteringsdijk op het overstromingsverloop in meer detail dient te worden onderzocht, bijvoorbeeld in verband met het toetsen van inrichtingsplannen van polders binnen de dijkring op overstromingsrisico s, is verfijning van de modelschematisatie nodig. Dit kan door het aanbrengen van een fijner hoogtegrid in het deelgebied waarin men geïnteresseerd is. Deze verfijning is nodig omdat niet alle kaden in het model zijn opgenomen. Zo is tijdens een detail studie naar de gevolgen van een doorbraak vanuit de Schie tussen Delft en Rotterdam gebleken dat de Doenkade tussen polder Schieveen en Polder Zestienhoven ontbreekt. Voor een algemene verkennende studie is dat geen probleem. Wanneer men echter de aanleg van een compartimenteringsdijk in dit specifieke gebied overweegt moet de Doenkade in het model worden opgenomen omdat deze het overstromingsverloop in dit gebied sterk beïnvloedt. Welke verfijningen nodig zijn is afhankelijk van de door te rekenen overstromingsscenario s en de gewenste mate van detail. Vooralsnog wordt gebruik gemaakt van de bestaande modelschematisatie zonder verfijning. 4 3

22 5 Compartimentering dijkring 14 modelsimulaties 5.1 Inleiding Om het principe van compartimentering toe te lichten zijn voor een tweetal doorbraaklocaties overstromingssimulaties uitgevoerd. De gekozen locaties betreffen een doorbraak vanuit de Nieuwe Maas bij Kralingse Veer en een doorbraak vanuit zee nabij Ter Heijde. Voor beide locaties is een simulatie gedraaid waarbij is uitgegaan van de huidige inrichting van het gebied, en een simulatie waarbij bestaande compartimenteringsdijken zijn weggehaald of nieuwe compartimenteringsdijken in het gebied zijn aangebracht. Het overstromingsmodel gemaakt door het projectbureau VNK is als basis gebruikt. De randvoorwaarden zijn eveneens overgenomen uit het VNK project. Afhankelijk van het scenario zijn enkele aanpassingen in het model doorgevoerd (wel/geen compartimentering). Een kort overzicht van de simulaties is gegeven in Tabel 5.1. De resultaten van de overstromingssimulaties worden in onderstaande tekst besproken. De ligging van de doorbraak locaties is weergegeven in Figuur 4.1. De overige locaties besproken in dit hoofdstuk zijn weergegeven in Figuur A.1 en A.2, Bijlage A. Tabel 5.1 Uitgevoerde overstromingssimulaties Scenario omschrijving buitenwaterstand maatregel Kralingse Veer met secundaire kering doorbraak vanuit Nieuwe Maas bij Kralingse Veer (Rotterdam) NAP m secundaire kering is gesloten (huidige situatie, na afsluiting aanwezige doorgangen) Kralingse Veer zonder secundaire kering doorbraak vanuit Nieuwe Maas bij Kralingse Veer (Rotterdam) NAP m secundaire kering is geheel verwijderd (overige waterkerende elementen zoals boezemkades blijven behouden) Ter Heijde zonder compartimentering doorbraak vanuit Noordzee bij Ter Heijde NAP m huidige situatie Ter Heijde met compartimentering doorbraak vanuit Noordzee bij Ter Heijde NAP m na aanleg van een compartimenteringsdijk aan de zuidwest kant van Den Haag 5.2 Doorbraak vanuit de Nieuwe Maas bij Kralingse Veer met secundaire kering In de huidige situatie bevindt zich bij Rotterdam, Kralingse Veer een secundaire kering op een afstand van minder dan 1 km van de primaire waterkering. Deze secundaire kering is aangelegd om ervoor te zorgen dat bij een doorbraak van de primaire kering het overstroomde gebied beperkt blijft. In de kering bevinden zich een aantal tunneltjes. Aangenomen is dat de tunnels, voor het moment waarop de dijkdoorbraak plaatsvindt, zijn afgesloten en dat de kering niet bezwijkt wanneer er water overheen stroomt. 5 1

23 De maximum waterdiepte zoals berekend bij dit scenario is weergegeven in Figuur 5.1. Het verloop van de waterdiepte in de tijd is voor een drietal locaties gegeven in Figuur 5.2. Opvallend is dat de secundaire kering het water nabij de bres tot grote hoogte opstuwt. De maximum waterdiepte loopt hier binnen een uur op tot ruim 4 m (Figuur 5.2). Hoewel het gebied achter de secundaire kering niet droog blijft, zijn de waterdieptes hier gering. Waterdieptes in Capelle a/d IJssel zijn ongeveer 1 m. Grote delen van de Eendragtspolder ten noorden van Capelle a/d IJssel en de Zuidplaspolder (richting Gouda) blijven droog (zie resultaten voor locatie Zevenhuizen in Figuur 5.2). Figuur 5.1 Maximum waterdiepte berekend bij een overstroming vanuit de Nieuwe Maas bij Kralingse Veer, met secundaire kering (huidige situatie na afsluiten van doorgangen in kering) Opvallend is dat tijdens de stormvloed het water in de Nieuwe Maas dermate hoog komt dat het over de secundaire kering heen stroomt. Wanneer de storm voorbij is en sprake is van een normale getijsituatie varieert de waterstand binnen het compartiment Kralingse Veer met het getij (locatie Kralingse Veer, Figuur 5.2), terwijl de waterdiepte in het achterliggende gebied langzaam afneemt (locatie Capelle a/d IJssel). Deze afname is het gevolg van verdere verspreiding van het water over het achterliggende gebied terwijl de aanvoer van water over de secundaire kering stopt. 5 2

24 waterdiepte (m) Kralingse Veer Capelle a/d Ijssel Zevenhuizen tijd (uren na doorbraak) Figuur 5.2 Verloop van de waterdiepte in de tijd bij een overstroming vanuit de Nieuwe Maas bij Kralingse Veer, met secundaire kering (huidige situatie) Figuur 5.3 toont de maximale stroomsnelheid zoals berekend met het overstromingsmodel. Deze varieert van meer dan 0.5 m/s nabij de bres tot minder dan 0.1 m/s op grote afstand van de doorbraak. Voor drie locaties is het verloop van de stroomsnelheid in de tijd weergeven in Figuur 5.4. Ook in de stroomsnelheid is het effect van het getij in het compartiment Kralingse Veer duidelijk waarneembaar. Figuur 5.3 Maximum stroomsnelheid berekend bij een overstroming vanuit de Nieuwe Maas bij Kralingse Veer, met secundaire kering (huidige situatie na sluiting van doorgangen in kering) 5 3

25 stroomsnelheid (m/s) Kralingse Veer Capelle a/d Ijssel Zevenhuizen tijd (uren na doorbraak) Figuur 5.4 Verloop van de stroomsnelheid in de tijd bij een overstroming vanuit de Nieuwe Maas bij Kralingse Veer, met secundaire kering (huidige situatie) Figuur 5.5 Tijdstip van overstromen in uren na de doorbraak bij een overstroming vanuit de Nieuwe Maas bij Kralingse Veer, met secundaire kering (huidige situatie) Figuur 5.5 toont het moment waarop verschillende deelgebieden onder water komen te staan. Het compartiment Kralingse Veer loopt binnen een uur onder water (zie ook Figuur 5.2). De beschikbare tijd voor evacuatie en redding neemt toe naarmate de afstand tot de bres groter is. Toch zijn er enkele locaties in het gebied die binnen enkele uren onder water lopen terwijl omringende gebieden nog droog zijn. 5 4

26 Dit geldt onder meer voor het oostelijke deel van de Zuidplaspolder, nabij Gouda. Dit komt doordat water bij de bres in de ringvaart stroomt. Op locaties waar de dijk langs de ringvaart te laag is kan het water over de ringvaartdijk de polder instromen. 5.3 Doorbraak vanuit de Nieuwe Maas bij Kralingse Veer zonder secundaire kering In dit overstromingsscenario is de secundaire kering bij Kralingse Veer uit de modelschematisatie geheel verwijderd. Het verschil tussen dit scenario en het door VNK doorgerekende scenario (zie beschrijving hoofdstuk 3.2) is dat bij VNK sprake is van een doorbraak in de kering, terwijl deze hier geheel verwijderd is. Overige lijnelementen die het water kunnen keren, zoals snelwegen, spoordijken en boezemkades, zijn nog wel in het model aanwezig. Overige randvoorwaarden en aannames zijn gelijk aan de voorgaande simulatie. De maximum waterdiepte zoals berekend voor dit scenario is getoond in Figuur 5.6. Het overstroomde oppervlak is beduidend groter dan in het scenario waarbij de secundaire kering intact is en beslaat het gehele gebied tussen de Rotte en de spoorlijn Zoetermeer Gouda. In het voorgaande scenario was het overstroomde gebied ongeveer 4000 hectare groot. Omdat bij het scenario met secundaire kering geen water meer over de secundaire kering heen stroomde mag worden aangenomen dat de maximale omvang na 160 uur is bereikt. Na verwijdering van de secundaire kering gaat de instroom van water, onder normale getijcondities, nog door. Na een periode van 160 uur na de doorbraak is ruim 8000 hectare overstroomd. Echter, omdat de instroom doorgaat kan de omvang van het overstroomde gebied nog verder toenemen. Wat verder opvalt, is dat de waterdiepte bij de Kralingse Veer geringer is dan in het scenario met compartimenteringsdijk (zie ook Figuur 5.7 en Figuur 5.8). In de huidige situatie (scenario met secundaire kering) bedraagt de maximum diepte bij Kralingse Veer ruim 4 m. Na verwijdering van de secundaire kering zou de maximum diepte afnemen tot ruim 2 m. De maximum diepte in het gebied ten noorden van Kralingse Veer, met name in de Alexanderpolder, de Eendragtspolder en de Zuidplaspolder, is sterk toegenomen. Deze verschillen blijken ook uit de samenvattende tabel, Tabel 5.2 achteraan dit hoofdstuk. Zo neemt de maximum waterdiepte bij Capelle a/d IJssel toe van minder dan 2 m tot meer dan 4 m (Figuur 5.8). De belangrijkste reden voor de toename in overstroomd oppervlak en waterdiepte is de ongehinderde instroom. Omdat geen sprake is van opstuwing van water in het compartiment Kralingse Veer neemt de hoeveelheid water die per tijdseenheid het gebied instroomt toe. Het maximale debiet door de bres is toegenomen van 890 m 3 /s naar 1160 m 3 /s. Het totale ingestroomde volume is echter toegenomen van 15 miljoen m 3 naar 154 miljoen m 3 water. Dit komt doordat ook onder normale getijcondities water door de bres het gebied in kan blijven stromen. In dit overstromingsscenario is de secundaire kering bij Kralingse Veer uit het model verwijderd. Overige elementen die het water kunnen keren zijn echter nog in het model aanwezig. 5 5

27 Het blijkt dat het maximaal overstroomde gebied vooral bepaald wordt door de ligging van relatief hoge boezemkades langs de Rotte en door de spoorlijn Zoetermeer Gouda (Figuur 5.5). In het verloop van de overstroming blijkt ook de kade langs de Ringvaart om de Zuidplaspolder een belangrijke rol te spelen (zie moment van overstromen, Figuur 5.11, en het verloop van de overstroming in de AVI filmpjes). De in het gebied aanwezige infrastructuur vervult dus duidelijk een rol als compartimentering. Figuur 5.6 Maximum waterdiepte berekend bij een overstroming vanuit de Nieuwe Maas bij Kralingse Veer, zonder secundaire kering waterdiepte (m) Kralingse Veer Capelle a/d Ijssel Zevenhuizen tijd (uren na doorbraak) Figuur 5.7 Verloop van de maximum waterdiepte in de tijd bij een overstroming vanuit de Nieuwe Maas bij Kralingse Veer, zonder secundaire kering 5 6

28 waterdiepte (m) Kralingse Veer met comp. Kralingse Veer zonder comp. Capelle a/d IJssel met comp. Capelle a/d IJssel zonder comp tijd (uren na doorbraak) Figuur 5.8 Verloop van de maximum waterdiepte in de tijd bij een overstroming vanuit de Nieuwe Maas bij Kralingse Veer, met en zonder secundaire kering Figuur 5.9 toont de maximale stroomsnelheid zoals berekend bij dit overstromingsscenario. Net als bij het scenario met secundaire kering komen de hoogste stroomsnelheden voor nabij de bres (meer dan 0.5 m/s). Echter, in het gebied ten noorden van de (voormalige) secundaire kering zijn de stroomsnelheden toegenomen van minder dan 0.1 m/s naar 0.15 m/s of meer. Figuur 5.9 Maximum stroomsnelheid berekend bij een overstroming vanuit de Nieuwe Maas bij Kralingse Veer, zonder secundaire kering 5 7

29 Het verloop van de stroomsnelheden in de tijd is voor drie locaties te zien in Figuur Voor het vergelijken van de stroomsnelheden zoals berekend bij de verschillende scenario s wordt verwezen naar Figuur 5.11 en Tabel stroomsnelheid (m/s) Kralingse Veer Capelle a/d Ijssel Zevenhuizen tijd (uren na doorbraak) Figuur 5.10 Verloop van de stroomsnelheid in de tijd bij een overstroming vanuit de Nieuwe Maas bij Kralingse Veer, zonder secundaire kering stroomsnelheid (m/s) Kralingse Veer met comp. Kralingse Veer zonder comp. Capelle a/d IJssel met comp. Capelle a/d IJssel zonder comp tijd (uren na doorbraak) Figuur 5.11 Verloop van de stroomsnelheid in de tijd bij een overstroming vanuit de Nieuwe Maas bij Kralingse Veer, met en zonder secundaire kering Het moment waarop het gebied onder water loopt is te zien in Figuur Dit varieert van minder dan 1 uur bij Kralingse Veer tot meer dan 120 uur in de Zuidplaspolder. De secundaire kering heeft geen effect op het moment van overstromen bij Kralingse Veer. Echter, in het omringde gebied is de beschikbare tijd sterk voor evacuatie of vluchten sterk afgenomen. In Capelle aan de IJssel varieert de afname in beschikbare tijd afhankelijk van de ligging ten opzichte van de A

30 Ten zuiden van de A20 is de beschikbare tijd afgenomen van 13 uur tot ongeveer 8 uur. Ten noorden van de A20 is in de situatie met secundaire kering 20 tot meer dan 100 uur beschikbaar voordat het gebied onder water loopt (zie Figuur 5.5). Na verwijdering van de secundaire kering is de beschikbare tijd afgenomen tot 13 à 20 uur (Figuur 5.12). Figuur 5.12 Moment van overstromen (uren na doorbraak) bij een overstroming vanuit de Nieuwe Maas bij Kralingse Veer, zonder secundaire kering 5.4 Doorbraak vanuit zee bij Ter Heijde zonder compartimentering Het overstromingsscenario doorbraak vanuit zee bij Ter Heijde zonder compartimentering gaat uit van een storm op de Noordzee, waarbij de waterstand oploopt tot NAP m. Als gevolg van deze stormopzet wordt aangenomen dat de kustverdediging bij Ter Heijde bezwijkt en het water het achterliggende gebied in kan stromen. De simulatieperiode beslaat ruim 160 uur. De stormopzet duurt echter slechts 24 uur. Figuur 5.13 toont de omvang van het gebied dat na 160 uur is overstroomd en de maximum waterdiepte die hierbij berekend is. Een waterdiepte van meer dan 2 m wordt bereikt direct achter de bres, maar ook in het zuidelijke deel van Den Haag. In de nieuw aangelegde woonwijk Wateringse Veld aan de zuidoostkant van Den Haag variëren de waterdieptes zelfs tussen de 3 en 4 m. Ook in polders ten westen en zuidwesten van Delft komen waterdieptes van ruim 2 m voor. In omringende gebieden bedraagt de maximum diepte ongeveer 1 m. Het verloop van de waterdiepte in de tijd is voor een aantal locaties gegeven in Figuur

31 Figuur 5.13 Maximum waterdiepte berekend bij een overstroming vanuit de Noordzee bij Ter Heijde, zonder compartimentering waterdiepte (m) Ter Heijde Loosduinen Wateringse Veld Naaldwijk tijd (uren na doorbraak) Figuur 5.14 Verloop van de waterdiepte in de tijd berekend bij een overstroming vanuit de Noordzee bij Ter Heijde, zonder compartimentering De maximum stroomsnelheid varieert van meer dan 1 m/s nabij de bres tot minder dan 0.1 m/s aan de randen van het overstroomde gebied (Figuur 5.15). Het verloop van de stroomsnelheid in de tijd is weergegeven in Figuur Vooral nabij de bres is de invloed van het getij duidelijk herkenbaar. 5 10

32 Figuur 5.15 Maximum stroomsnelheid berekend bij een overstroming vanuit de Noordzee bij Ter Heijde, zonder compartimentering stroomsnelheid (m/s) Ter Heijde Loosduinen Wateringse Veld Naaldwijk tijd (uren na doorbraak) Figuur 5.16 Verloop van de stroomsnelheid in de tijd berekend bij een overstroming vanuit de Noordzee bij Ter Heijde, zonder compartimentering Figuur 5.17 toont het moment waarop verschillende deelgebieden van dijkring 14 onderwaterlopen. Dit varieert van minder dan 1 uur bij de bres tot meer dan 24 aan de randen van het gebied. Verschillende wijken van Den Haag lopen binnen 4 tot 10 uur na de doorbraak onderwater. 5 11

33 Figuur 5.17 Tijdstip van overstromen (in uren na de doorbraak) berekend bij een overstroming vanuit de Noordzee bij Ter Heijde, zonder compartimentering 5.5 Doorbraak vanuit zee bij Ter Heijde met compartimentering Evenals bij het vorige scenario gaat het overstromingsscenario doorbraak vanuit zee bij Ter Heijde met compartimentering uit van een storm op de Noordzee, waarbij de waterstand oploopt tot NAP m. Als gevolg van deze stormopzet wordt aangenomen dat de kustverdediging bij Ter Heijde bezwijkt en het water het achterliggende gebied in kan stromen. De simulatieperiode beslaat ruim 160 uur. De stormopzet duurt echter slechts 24 uur. Het verschil met de vorige modelsimulatie is dat in dit scenario is aangenomen dat aan de zuidwestkant van Den Haag een compartimenteringsdijk is aangelegd om Den Haag tegen overstromingen te beschermen. Aangenomen is dat waterlopen die de compartimenteringsdijk kruisen op tijd zijn afgesloten zodat geen water via deze waterlopen het achterliggende gebied kan bereiken. Uit de resultaten blijkt duidelijk het gunstige effect dat deze compartimenteringsdijk heeft voor Den Haag. Wijken zoals Loosduinen en Wateringse Veld lopen niet langer onder water (Figuur 5.18). De aanleg van de compartimenteringsdijk pakt ongunstiger uit voor delen van woonwijken in Vlaardingen en Schiedam. In de uitgangssituatie blijven deze wijken droog, terwijl ze na aanleg van de compartimenteringsdijk wel onder water komen te staan. Voor het overige gebied heeft de compartimenteringsdijk een gering effect. Het totaal ingestroomd volume is na aanleg iets kleiner dan in de huidige situatie: 124 miljoen m 3 water in plaats van 128 miljoen m 3 water (Tabel 5.3). 5 12

34 Het verloop van de waterdiepte in de tijd is voor vier locaties weergegeven in Figuur Loosduinen blijft droog. Het punt Wateringse Veld getoond in Figuur 5.19 ligt ten zuiden van de kering en loopt wel onder water. De woonwijk zelf blijft droog (zie Figuur 5.18). Figuur 5.18 Maximum waterdiepte berekend bij een overstroming vanuit de Noordzee bij Ter Heijde, met compartimentering waterdiepte (m) Ter Heijde Loosduinen Wateringse Veld Naaldwijk tijd (uren na doorbraak) Figuur 5.19 Verloop van de waterdiepte in de tijd bij een overstroming vanuit de Noordzee bij Ter Heijde, met compartimentering 5 13

35 Figuur 5.20 toont voor 2 locaties in het gebied het effect van de compartimenteringsdijk in meer detail. Te zien is dat de compartimenteringsdijk leidt tot een geringe opstuwing in het gebied stroomopwaarts van de dijk. De maximum waterdiepte neemt hierdoor toe (zie ook Tabel 5.3). Door de opstuwing lopen sommige gebieden ook eerder en sneller onder water. Dit is duidelijk te zien bij de locatie Wateringse Veld (Figuur 5.20). Het water bereikt het gebied ongeveer één uur eerder, terwijl de waterdiepte van 3.5 m ongeveer 5 uur eerder wordt overschreden waterdiepte (m) Ter Heijde met comp. Ter Heijde zonder comp. Wateringse Veld met comp. Wateringse Veld zonder comp tijd (uren na doorbraak) Figuur 5.20 Verloop van de waterdiepte in de tijd bij een overstroming vanuit de Noordzee bij Ter Heijde, met en zonder compartimentering De maximum stroomsnelheid ondervindt weinig invloed van de compartimenteringsdijk. De berekende waarden lijken sterk op die uit het vorige scenario. Figuur 5.20 toont de ruimtelijke variatie in maximum stroomsnelheid. Figuur 5.21 toont voor twee locaties het verloop van de stroomsnelheid in de tijd. Het effect van de compartimenteringsdijk is het beste merkbaar voor de locatie ten zuiden van Wateringse Veld. Hier stroomt het nu harder dan zonder aanleg van de compartimenteringsdijk (zie ook Tabel 5.3). Ook uit Figuur 5.21 blijkt dat locaties die dicht bij de compartimenteringsdijk liggen gekenmerkt worden door een geringe toename in de stroomsnelheid. Voor de locatie nabij Wateringse Veld neemt de maximum stroomsnelheid toe van 0.4 m/s tot ongeveer 0.55 m/s. Naast een geringe toename in de maximum overstromingsdiepte is in het gebied ten zuiden van Den Haag ook sprake van een afname in de beschikbare tijd voor evacuatie. Dit blijkt ondermeer uit het moment van overstromen dat is weergegeven in Figuur Voor een vergelijking met het scenario zonder compartimentering wordt verwezen naar Tabel

36 Figuur 5.21 Maximum stroomsnelheid berekend bij een overstroming vanuit de Noordzee bij Ter Heijde, met compartimentering stroomsnelheid (m/s) Ter Heijde met comp. Ter Heijde zonder comp. Wateringse Veld met comp. Wateringse Veld zonder comp tijd (uren na doorbraak) Figuur 5.22 Verloop van de stroomsnelheid in de tijd bij een overstroming vanuit de Noordzee bij Ter Heijde, met en zonder compartimentering 5 15

37 Figuur 5.23 Tijdstip van overstromen (in uren na de doorbraak) berekend bij een overstroming vanuit de Noordzee bij Ter Heijde, met compartimentering 5.6 Conclusies Tabel 5.2 en Tabel 5.3 geven een samenvatting van de belangrijkste modelresultaten. Voor een aantal locaties in het gebied wordt per scenario de maximum waterstand, maximum waterdiepte, maximum stroomsnelheid en tijdstip van overstromen gegeven. Indien het verschil in maximum waterstand of waterdiepte meer dan 0.5 m bedraagt, is dit met een kleurtje aangegeven. Indien het verschil negatief uitpakt is het betreffende veld oranje gekleurd. Een positief verschil is aangegeven met een groene achtergrond. Bij de criteria beschikbare tijd en maximum stroomsnelheid is een verschil van respectievelijk minimaal 2 uur en meer dan 0.2 m/s gehanteerd. Uit de samenvattende tabellen, en uit de resultaten zoals besproken in dit hoofdstuk kunnen de volgende conclusies worden getrokken: Compartimentering van een dijkring leidt tot een kleiner overstroomd oppervlak; Bovenstrooms van de compartimenteringsdijk neemt de waterstand, als gevolg van opstuwing, toe. De toename is groter naarmate het gecompartimenteerde gebied dat overstroomt kleiner is (i.e. groter effect bij scenario Kralingse Veer dan bij scenario Ter Heijde); Omdat het effect van een verschil in maximum waterdiepte op de economische schade meestal kleiner is dan het effect van wel/niet overstromen, zal een afname van het overstroomd oppervlak in de meeste gevallen leiden tot een geringere economische schade; Een toename van de waterdiepte kan wel een nadelig effect hebben op de kans op slachtoffers. Dit effect is mede afhankelijk van de stijgsnelheid van het water; 5 16

38 In het geval van de compartimenteringsdijk bij Kralingse Veer neemt de waterdiepte in dit compartiment zeer sterk toe, waardoor de kans op slachtoffers in dit compartiment eveneens toe neemt. Echter, in het achterliggende gebied neemt de maximum waterdiepte als gevolg van de aanwezigheid van deze kering af, terwijl de beschikbare tijd voor evacuatie toeneemt. Hierdoor neemt de kans op slachtoffers in het gebied ten noorden van de kering sterk af. Het effect van de secundaire kering op het aantal slachtoffers kan in meer detail worden onderzocht met de Schade en Slachtoffer Module van het HIS; Bij de simulaties voor de doorbraak bij Ter Heijde is het verschil in stijgsnelheid van het water en de maximum waterdiepte in het gebied zo klein dat dit naar verwachting geen effect heeft op de kans op slachtoffers in het omringende gebied. Een afname van het aantal slachtoffers is wel te verwachten in de woonwijken van Den Haag die na aanleg van de compartimenteringsdijk droog blijven; De aanleg van een compartimenteringsdijk kan afwenteling tot gevolg hebben: een deel van de polder wordt ontlast terwijl in het aangrenzende gebied de overlast toeneemt. Dit effect is sterker naarmate de compartimenteringsvakken kleiner zijn (i.e. meer afwenteling bij Kralingse Veer dan bij Ter Heijde). 5 17

39 Tabel 5.2 Overzicht modelresultaten van de simulaties met een doorbraak vanuit de Nieuwe Maas bij Kralingse Veer m+nap max. diepte m Scenario locatie max. waterstand beschikbare tijd uren max. snelheid m/s max. debiet m 3 /s ingestroomd volume 10 6 m 3 Met secundaire kering Kralingse Veer : ten noorden van sec. kering : ten oosten van sec. kering : Capelle a/d IJssel : nabij Zevenkamp nabij Zevenhuizen nabij Moordrecht Zuidplaspolder bres Zonder secundaire kering Kralingse Veer : ten noorden van sec. kering : ten oosten van sec. kering : Capelle a/d IJssel : nabij Zevenkamp : nabij Zevenhuizen : nabij Moordrecht : Zuidplaspolder bres Betekenis achtergrondkleur: groen = sterk positief effect (daling waterstand met meer dan 0.5 m, toename beschikbare tijd met meer dan 2 uur, afname stroomsnelheid met minimaal 0.2 m/s); oranje = sterk negatief effect (toename waterstand met meer dan 0.5 m, afname beschikbare tijd met meer dan 2 uur, toename stroomsnelheid met minimaal 0.2 m/s). 5 18

40 Tabel 5.3 Overzicht modelresultaten van de simulaties met een doorbraak vanuit de Noordzee bij Ter Heijde m+nap max. diepte m Scenario locatie max. waterstand beschikbare tijd uren max. snelheid m/s max. debiet m 3 /s ingestroomd volume 10 6 m 3 Zonder compartimen teringsdijk Hoek van Holland : Dorppolder : Abtswoude : Polder Zestienhoven : Ter Heijde : Loosduinen : Wateringse Veld : Naaldwijk : bres Met compartimen teringsdijk Hoek van Holland : Dorppolder : Abtswoude : Polder Zestienhoven :25: Ter Heijde : Loosduinen Wateringse Veld : Naaldwijk : bres Betekenis achtergrondkleur: groen = sterk positief effect (daling waterstand met meer dan 0.5 m, toename beschikbare tijd met meer dan 2 uur, afname stroomsnelheid met minimaal 0.2 m/s); oranje = sterk negatief effect (toename waterstand met meer dan 0.5 m, afname beschikbare tijd met meer dan 2 uur, toename stroomsnelheid met minimaal 0.2 m/s). 5 19

41 6 Conclusies, discussie en aanbevelingen Conclusies en discussie Compartimentering van een dijkring wordt vaak gezien als een middel om de gevolgen van een potentiële overstroming binnen de dijkring te beperken. Uit deze eerste verkenning blijkt dat deze doelstelling in veel gevallen gehaald zal worden. Compartimentering leidt meestal tot een afname van de omvang in het overstroomde gebied in de dijkring achter de doorbraak. In de meeste gevallen leidt de afname van het overstroomde oppervlak tot een afname van de economische schade en de te verwachten aantallen slachtoffers. Ook kunnen compartimenteringsdijken de overstroming vertragen, waardoor meer tijd beschikbaar is voor evacuatie. Ook dit heeft een gunstig effect op het aantal slachtoffers. De effecten van compartimentering zijn niet altijd positief. Zo kan de waterstand en de stijgsnelheid bovenstrooms van de compartimenteringsdijk zo sterk toenemen, dat met name de kans op slachtoffers toeneemt. Dit gebeurt vooral wanneer het overstroomde compartiment klein is. Bij compartimentering dient ook rekening te worden gehouden met het effect op omringende dijkringen. Met name in het bovenrivierengebied kan een compartimenteringsdijk ervoor zorgen dat het water dat door de bres de dijkring instroomt de dijkring via een andere locatie verlaat. Hierbij kan het zelfs voorkomen dat het water instroomt vanuit rivier A en vervolgens uitstroomt op rivier B. De afvoer op laatstgenoemde rivier kan hierdoor zo sterk toenemen dat de aan deze rivier grenzende dijkringen worden overstroomd. Wat het effect van compartimentering op het verloop van de overstroming is, en hoe dit de kans op schade en slachtoffers beïnvloedt is sterk afhankelijk van locale factoren en dient daarom per situatie te worden onderzocht. Desondanks lijken een aantal algemene vuistregels te kunnen worden afgeleid: Compartimentering heeft het grootste effect op de economische schade en het aantal slachtoffers wanneer de compartimenteringsdijk zo hoog is dat hij niet overstroomt en het overstroomde compartiment klein is en onbebouwd. De waterdiepte in het overstroomde compartiment neemt dan zeer sterk toe, terwijl de schade toch gering blijft. Tegelijkertijd treedt in het overige deel van de dijkring geen overstromingsschade meer op. Een dergelijke situatie kan worden gecreëerd door een secundaire kering aan te leggen op geringe afstand van de primaire kering en het tussenliggende gebied te gebruiken voor economisch weinig waardevolle activiteiten. Het compartiment functioneert dan als een soort retentiebekken en heeft als doel het omringende gebied te beschermen. Compartimentering heeft eveneens een gunstig effect op de economische schade en het aantal slachtoffers wanneer het beschermde gebied (1) klein is ten opzichte van het overstroomde gebied en (2) economisch waardevol en dicht bevolkt. 6 1

42 Doordat het beschermde gebied klein is ten opzichte van het overstroomde oppervlak is de mate van afwenteling, en daarmee de toename in waterdiepte en stijgsnelheid, op het omringende gebied klein. Dit compartiment wordt beschermd ten opzichte van het omringende gebied. In laaggelegen poldergebieden in het westen van Nederland is het effect van de aanleg van een compartimenteringsdijk op omringende dijkringen beperkt. Met andere woorden: wanneer een compartimenteringsdijk wordt aangelegd in een vlakke dijkring met diepgelegen polders heeft dit effect op het overstroomd oppervlak binnen de dijkring. Het effect op omringende dijkringen (systeemwerking) is verwaarloosbaar. In hellende gebieden (dijkringen in het rivierengebied) kan sprake zijn van systeemwerking. De aanleg van een compartimenteringsdijk kan hier gevolgen hebben voor het overstromingsverloop binnen de gecompartimenteerde dijkring, maar ook op de overstromingskans van omringende dijkringen. Aanbevelingen In het kader van deze studie is getracht een aantal vuistregels op te stellen met betrekking tot het effect van compartimentering. Aanvullend onderzoek dient te worden uitgevoerd om: 1. na te gaan of deze vuistregels algemeen geldig zijn; 2. de vuistregels verder te detailleren en specificeren. Vragen die bij het opstellen en/of verder uitwerken van de vuistregels beantwoord dienen te worden zijn: Is het mogelijk algemeen geldende vuistregels op te stellen over het effect van compartimentering op economische schade en slachtoffers? Dit lijkt niet het geval te zijn (zie hoofdstuk 3 en 5); Is het mogelijk vuistregels op te stellen afhankelijk van algemene gebiedskenmerken van de gehele dijkring (vlak, hellend, etc.)? Is het mogelijk vuistregels op te stellen afhankelijk van de kenmerken van de gecompartimenteerde gebieden (grootte, diepteligging, vorm, topografie, etc.)? Binnen de onderhavige studie is vooral gekeken naar het effect van compartimentering op het overstromingsverloop (waterdiepte, stroomsnelheid, beschikbare tijd voor evacuatie). Op basis van het overzicht van eerder uitgevoerde studies waarbij compartimentering een rol heeft gespeeld is enig inzicht verkregen in het effect van compartimentering op de economische schade en het aantal slachtoffers. De kosten van compartimentering zijn buiten beschouwing gelaten. Onderzocht dient te worden wat de directe kosten zijn van aanleg en onderhoud. Ook dient te worden gekeken naar kosten die niet direct meetbaar zijn, zoals het effect op de lokale ontwikkeling van het gebied, of een verandering van de ruimtelijke kwaliteit. Op deze manier kan inzicht worden verkregen in de kosteneffectiviteit van compartimentering en kunnen de kosten en baten van compartimentering worden vergeleken met die van andere maatregelen om het overstromingsrisico te verminderen. 6 2

43 7 Referenties Alkema, D. (2003), Waterstaatkundige inrichting van rivierpolders: een hernieuwde rol voor cultuurhistorische elementen. CD ROM met animaties en analyses van 28 overstromingssimulaties van het Land van Maas en Waal, uitgevoerd met een 2 dimensionaal overstromingsmodel. Projectbureau Belvedere, Utrecht & Universiteit Utrecht, Nederland. Asselman, N.E.M., P.J.A. Baan & A.H. te Linde (2004), Gevolgen van overstroming in de Zuidplaspolder, Risicofactoren voor nieuwe woningbouwprojecten., rapport en bijlagenrapport Q3640 Jonkman, S.N. (2004), Methode voor de bepaling van het aantal slachtoffers ten gevolge van een grootschalige overstroming, DWW rapport Jonkman, B. en Cappendijk, P. (2005), Risico cases VNK Inschatting van het aantal slachtoffers ten gevolge van overstroming. Dijkring 7, 14, en 36. Conceptrapport. Delft, Dienst Weg en Waterbouwkunde. Knoeff, J.G., Van Mierlo, T. en Schoofs, C.A. (2003), Effectiviteit tweede waterkeringen fase 5.0. Delft Cluster rapport Melisie, E.J. (2005), Overstromingsrisico dijkring 14. Project VNK. VNK achtergrondrapport. Delft, Dienst Weg en Waterbouwkunde. Van Mierlo, T. (2005), Verkenning van systeemwerking in het bovenrivierengebied van Rijn en Maas. Rapport WL Delft Hydraulics. 7 1

44 Bijlage

45 WINN-Verkenning ompartimentering A Q4112 januari 2006 Ligging locaties vermeld in hoofdstuk 5 Figuur A.1 Ligging locaties vermeld in hoofdstuk 5, doorbraak bij Kralingse Veer Figuur A.2 Ligging locaties vermeld in hoofdstuk 5, doorbraak bij Ter Heijde A 1