Ruimte voor de Waal - Nijmegen Verificatie rapport morfologie MER Lent

Transcriptie

1 Ruimte voor de Waal - Nijmegen morfologie MER Lent Gemeente Nijmegen 1 oktober 2010 Definitief rapport 9V

2 A COMPANY OF HASKONING NEDERLAND B.V. KUST & RIVIEREN Barbarossastraat 35 Postbus AD Nijmegen (024) Telefoon (024) Fax Internet Arnhem KvK Documenttitel Ruimte voor de Waal - Nijmegen morfologie MER Lent Verkorte documenttitel Status Definitief rapport Datum 1 oktober 2010 Projectnaam Ruimte voor de Waal - Nijmegen Projectnummer 9V Opdrachtgever Gemeente Nijmegen Referentie Auteur(s) Andries Paarlberg (HKV), Hermjan Barneveld (HKV) Collegiale toets Marnix de Vriend Datum/paraaf 1 oktober 2010 Vrijgegeven door Gert-Jan Meulepas Datum/paraaf 1 oktober 2010

3 INHOUDSOPGAVE 1 INLEIDING Kader Doelstelling Leeswijzer 1 2 UITGANGSPUNTEN Hydraulica Morfologie 2 3 MORFOLOGISCHE BEREKENINGEN EN ANALYSES Rekengrid Referentieschematisatie Resultaten referentie berekening Ruimtelijk Plan Nijmegen 12 4 CONCLUSIES 27 5 REFERENTIES 28 Blz. BIJLAGEN A. Morfologische effecten DTB B. Bodemveranderingen eerste 10 jaar ten opzichte van de referentie C. Bodemveranderingen jaar 1,5 en jaar 10 jaar ten opzichte van de referentie na hoogwater (m.n. ten behoeve van processen verbindingsgeul en hoogwatergeul) Definitief rapport - i - 1 oktober 2010

4 1 INLEIDING 1.1 Kader De programmadirectie Ruimte voor de Rivier (PDR) heeft de gemeente Nijmegen opdracht gegeven om een MER (SNIP 3) op te stellen voor het Ruimte voor de Rivier (RvR) project Dijkteruglegging Lent. Dit omvat een detailuitwerking van het Ruimtelijk Plan Nijmegen (RPN) en een vergunbaarheidstoets. Ondertussen kent het RvR project Dijkteruglegging Lent al een lange voorgeschiedenis met in 2005 het oude MER waarna een keuze is gemaakt voor de dijkteruglegging en in 2007 de uitwerking van het RPN. Dit rapport beschrijft de resultaten van de morfologische verificatie berekeningen. Deze berekeningen zijn uitgevoerd voorafgaand aan de hydraulische en morfologische beoordeling van de varianten in het MER. Gezien de voorgeschiedenis van het project en de verschillende hydraulische en morfologische berekeningen die in dat kader eerder al zijn uitgevoerd, is gevraagd om de gemaakte analyses te verifiëren met de vigerende rekenmodellen en uitgangspunten. 1.2 Doelstelling Doelstellingen van de morfologische verificatieberekeningen zijn: verificatie van de morfologische studie van 2004 met behulp van het model Delft3Dmor voor de huidige situatie; bepaling van het morfologisch effect van de variant zoals deze is opgenomen in het Ruimtelijk Plan (verder RPN genoemd), om op deze manier de conclusies van het onderzoek uit 2007 (Haskoning, 2007 en Deltares, 2008) te verifiëren en het effect van de hoogwatergeul in de Oosterhoutse Waarden zichtbaar te maken, zodat duidelijk wordt welke beheersinspanning de toekomstig beheerder te wachten staat. 1.3 Leeswijzer Hoofdstuk 2 van dit rapport beschrijft de gehanteerde randvoorwaarden, uitgangspunten en vigerende rivierkundige rekenmodellen. Hoofdstuk 3 behandelt de resultaten van de morfologische verificatie berekeningen. Ten slotte volgen in hoofdstuk 4 de conclusies en aandachtspunten. Definitief rapport oktober 2010

5 2 UITGANGSPUNTEN Tijdens een afstemmingsoverleg op 30 juni 2009 tussen de PDR, RWS-ON, de gemeente Nijmegen en specialisten van Royal Haskoning en HKV en later contact met RWS-ON, zijn afspraken gemaakt over de te hanteren uitgangspunten, randvoorwaarden en vigerende rekenmodellen. Deze uitgangspunten voor het uitvoeren van de morfologische beoordeling zijn in onderstaande paragrafen gegeven. 2.1 Hydraulica De uitgangspunten met betrekking tot de hydraulica (zie Verificatierapport Hydraulica; Haskoning, 2009), tevens relevant voor de morfologische beoordeling, zijn: De schematisatie van de inrichtingsplannen moet aangemaakt worden met behulp van Baseline versie 3.31 PKB met batch. De plannen worden volgens de eisen en richtlijnen van Rijkswaterstaat Oost-Nederland ("Baseline eisen - richtlijnen en maatregelen" (juli 2007)) geschematiseerd; Het vigerende referentiemodel is Simona_Rijn_PKB_3_4, versie ; De werktaakstelling van het RvR project Dijkteruglegging Lent is door de PDR bepaald op 27 cm waterstandsdaling, te behalen tussen rivierkilometer 881,5 en 882,5; De Baseline maatregel van het RPN Nijmegen, zoals opgesteld door Royal Haskoning in 2007, heeft het kenmerk Waal_rpn ; De Rivierkundige beoordeling vindt plaats op basis van het Rivierkundig beoordelingskader versie 2.0, 1 januari 2009; De geldende codering voor de vegetatietypen is gegeven in de Excel file HR2001- PKB-HR en het bestand ruw.k416jul07.txt ; De Lentse strang, de strang/plas in de Lentse uiterwaard bovenstrooms van de Waalbrug, zit niet in referentiemodel. De plas wordt meegenomen als onderdeel van het inrichtingsplan en wordt niet aangepast in de referentie. 2.2 Morfologie De overeengekomen uitgangspunten voor de morfologische beoordeling zijn: Daar waar het met Baseline versie 3 onmogelijk is om Delft3D invoer te genereren wordt Baseline versie 4.03 gebruikt; De morfologische verificatie is gelijkwaardig aan de studie uit 2004 hetgeen betekent gelijke schematisatie, modellering, uitgangspunten en randvoorwaarden. Het idee is dat er kan worden voortgeborduurd op de studie van Uitgangspunt is dus: de schematisatie van de morfologische studie uit 2004 (Sloff, C.J. & Jagers, H.R.A., maart 2004, 2D morfologische berekeningen Lent, rapport Q3560); Hydraulische en morfologische instellingen moeten zoveel mogelijk worden overgenomen uit de studie van Ten aanzien van dit punt is tijdens de uitvoering van de berekeningen en analyses echter gebleken, dat met de oorspronkelijke instellingen onverwachte hydraulische en morfologische effecten kunnen optreden. In nauw overleg met Deltares is daarom besloten om de instellingen aan te passen (zie paragraaf 0); De invoerbestanden dienen te worden omgezet naar het format van de huidige Delft3Dmor omgeving; Definitief rapport oktober 2010

6 Het model dient in benedenstroomse richting uitgebreid te worden, omdat de hoogwatergeul in het RPN verder benedenstrooms doorloopt dan bij de varianten die in de eerdere studie zijn doorgerekend. Daartoe dient het rekengrid te worden uitgebreid. De hoogwatergeul in het RPN steekt de binnenbocht verder af dan eerder is doorgerekend; daarom dient het rekengrid ook in de binnenbocht bij Lent iets te worden uitgebreid; Voor de door te rekenen hydrograaf wordt het gemiddelde jaar 1977 aangehouden; Uitgangspunt is om de nieuwe benedenstroomse randvoorwaarde uit betrekkingslijnen te verkrijgen; Er wordt gerekend zonder baggerwerk op de Waal. De verificatie wordt gebaseerd op destijds (2004) en nu berekende morfologische veranderingen. Definitief rapport oktober 2010

7 3 MORFOLOGISCHE BEREKENINGEN EN ANALYSES In dit hoofdstuk zijn de resultaten van de morfologische verificatieberekeningen gepresenteerd. Allereerst is een noodzakelijke uitbreiding van het rekengrid besproken in sectie 3.1. Daarna volgen in sectie 3.2 enige details over de schematisatie van de referentiesituatie. De morfologische resultaten van de referentie situatie en het RPN zijn behandeld in sectie 3.3 respectievelijk Rekengrid Het rekengrid voor de morfologische berekeningen is gebaseerd op het bestaande grid, maar is op 2 plaatsen uitgebreid (blauw in figuur 1). De uitbreiding in benedenstroomse richting is noodzakelijk omdat in het RPN een hoogwatergeul voorzien is welke verder naar benedenstrooms doorloopt dan in de eerdere berekeningen. Ook in de binnenbocht bij Lent is een kleine uitbreiding noodzakelijk, omdat de hoogwatergeul in het RPN de bocht iets verder afsnijdt. Figuur 1: Rekengrid voor de Delft3D berekeningen. Groen is het bestaande grid (Sloff en Jagers, 2004), blauw de uitbreiding aan benedenstroomse zijde (ongeveer 4 km) en in de binnenbocht bij Lent Definitief rapport oktober 2010

8 3.2 Referentieschematisatie Baseline Het aangeleverde referentiemodel Simona_Rijn_PKB_3_4 is met behulp van Baseline omgezet naar Delft3D invoer. Daarbij is gebruik gemaakt van het nieuwe rooster zoals weergegeven in figuur 1. Enige aanpassingen aan de Baseline uitvoer zijn overgenomen uit de 2004 studie: Aanpassingen bodemhoogtes bovenstroomse rand, zodat de lage afvoeren alleen door het zomerbed gaan; Verwijdering van overlaten in de eerste drie roosterlijnen van het domein (ten behoeve van de numerieke stabiliteit); Vervangen ruwheid brugpijlers in het zomerbed door zomerbed ruwheid om onrealistische morfologische effecten te voorkomen. Softwareversie en parameterinstellingen Bij aanvang is er voor gekozen om voor de huidige simulaties zoveel mogelijk de hydraulische en morfologische instellingen uit het 2004 model over te nemen. Deze instelling bleken echter onverwacht andere stroombeelden (en daarmee morfologische effecten) op te leveren dan vergelijkbare WAQUA-berekeningen. Samen met Deltares zijn de verschillen geanalyseerd en is uiteindelijk besloten de volgende uitgangspunten te hanteren voor project Lent: Gebruik standaard Delft3D software (Versie ); Voer, in verband met de reproduceerbaarheid, geen handmatige aanpassingen in de modelschematisatie door; Parameterinstellingen: WAQOPT=YES; DPSOPT=MEAN; DPUOPT=MIN; Resultaten interpreteren met in het achterhoofd de mogelijke verschillen tussen WAQUA en Delft3D. Randvoorwaarden De hydraulische randvoorwaarden worden, zoveel mogelijk, gelijk gehouden aan degene die zijn gehanteerd in de studie van 2004, namelijk: De afvoergolf op de bovenrand is gelijk, met het verschil dat nu een afvoer per cell wordt opgelegd; Gelijke ruwheidsdefinities (met enige toevoegingen voor RPN); De benedenstroomse waterstand moet worden aangepast omdat de rand 4 km in benedenstroomse richting is opgeschoven van rkm naar rkm 892. Een QHrelatie op basis van betrekkingslijnen (lineaire interpolatie tussen Nijmegen (rkm ) en Dodewaard (rkm )) geeft geen goede representatie van waterstanden in het modelgebied.tabel 1 geeft de waterstanden op rkm 892 verkregen uit de betrekkingslijnen. Definitief rapport oktober 2010

9 Wanneer deze waarden worden gebruikt wijkt de berekende waterstand op rkm 888 (benedenrand oorspronkelijke model) sterk af (tot 50 cm) van de waarden gebruikt in de oorspronkelijke studie. Daarom is de randvoorwaarde op rkm 892 zodanig aangepast, dat de berekende waterstanden op rkm (benedenrand model 2004) beter overeenkomen met de destijds gebruikte randvoorwaarde. Tabel 1 laat zien, dat na deze correctie de berekende waterstanden op rkm binnen 10 cm (zie laatste kolom uit de tabel) overeenkomen met de waarden uit de studie van 2004; Figuur 2 geeft de hydrograaf (Waalafvoer) zoals die in deze studie wordt gebruikt (overgenomen uit Sloff & Jagers, 2004). Tabel 1: Berekende en gemeten Waterstanden nabij de benedenrand Afvoer Waal Waterstand uit Gecorrigeerde Berekend op rkm Vorige model Afwijking betrekkingslijn op rkm 892 waterstand rkm [m 3 /s] [m +NAP] [m +NAP] [m +NAP] [m +NAP] [m] Figuur 2: Hydrograaf 1997, afvoeren op de Waal Definitief rapport oktober 2010

10 Beginvoorwaarden In het model is de korrelgrootte (D50, uniform materiaal) voor het gehele model 1,5 mm, behalve net benedenstrooms van de vaste laag, waar het materiaal wat grover is gekozen. Deze informatie is overgenomen uit het model In de nieuwe delen van het grid is voor de korrelgrootte ook 1,5 mm aangenomen. Net als voor het model uit 2004 is een ingespeelde beginbodem bepaald door uitvoering van een langjarige simulatie voor een representatieve Waal afvoer, tot het model enigszins in evenwicht is (en het jaarlijks sediment transport door iedere crosssectie ongeveer gelijk is). Sloff & Jagers (2004) gebruiken voor dit inspelen een karakteristieke (Waal) afvoer van m 3 /s. Na 15 jaar verandert de bodemligging van het zomerbed nauwelijks meer en is tevens het jaarlijks sediment transport door iedere dwarsdoorsnede ongeveer gelijk. Voor het huidige model is dit op een vergelijkbare wijze gedaan, waarbij 5 jaar na doorstarten van een eerste berekening de situatie ongeveer op evenwicht is (zie figuur 3). Het sediment transport is à m 3 /jaar, wat een realistische waarde is voor de Waal, en gelijk aan de waarde gevonden door Sloff & Jagers (2004). Figuur 3: Jaarlijks sediment transport bij een afvoer van 1600 m 3 /s na 5 jaar doorstartsimulatie De schematisatie voor de referentieberekening (dus met ingespeelde bodem) is weergegeven in figuur 4. Ook de overlaten en dunne dammetjes (schotjes in WAQUA) zijn in de figuur weergegeven. Definitief rapport oktober 2010

11 Figuur 4: Referentiebodem Delft3D berekening (ingezoomd rond gebied van ingreep RPN). Ook de overlaten en thin dams zijn opgenomen (schaal: bodemhoogte tov NAP in m) Figuur 5 geeft een beeld van de ruwheden en het projectgebied rondom Lent, bij een afvoer van 4516 m 3 /s (Waal afvoer). Bij die afvoer stroomt de hoogwatergeul in het RPN significant mee. Figuur 5: Ruwheden bij afvoer Q 4516 m 3 /s (schaal: Nikuradse ruwheid hoogte in m) Definitief rapport oktober 2010

12 Figuur 6 geeft de positie van de vaste laag bij Lent weer tussen rkm en Deze ligt voor het grootste deel in de buitenbocht. Figuur 6: Locatie van de vaste laag, geïllustreerd aan de hand van de laagdikte van de transportlaag. Ter hoogte van de vaste laag is de laagdikte klein (donkerblauw) 3.3 Resultaten referentie berekening Figuur 7 toont het jaarlijks sediment transport voor een aantal jaren, startend vanaf de ingespeelde bodem. Het transport fluctueert logischerwijs wat meer dan wanneer met een constante afvoer wordt gerekend. Dit heeft vooral effect aan het einde van de vaste laag (rkm ), waar, wat nadrukkelijker dan in figuur 3, een piek in het jaarlijks sediment transport te zien is. Figuur 7: Jaarlijks sedimenttransport gesommeerd over de breedte van het zomerbed Definitief rapport oktober 2010

13 De bodemveranderingen voor de referentieberekening ten opzichte van de morfologische ingespeelde bodem zijn weergegeven in Figuur 8. Door de afvoervariaties in het jaar worden vooral bodemvariaties net na de vaste laag en langs de rechter zijde van het zomerbed gevonden. Bij het einde van de vaste laag passen deze veranderingen bij de piek in het sediment transport net benedenstrooms van de vaste laag (figuur 7). Definitief rapport oktober 2010

14 Figuur 8: Jaarlijkse bodemveranderingen referentie berekening direct na hoogwaterperiode Definitief rapport oktober 2010

15 3.4 Ruimtelijk Plan Nijmegen Schematisatie Het aangeleverde ontwerp van het Ruimtelijk Plan Nijmegen (RPN) heeft kenmerk Waal_rpn. Dit ontwerp is in 2007 aangemaakt door Royal Haskoning. De rivierkundige effecten van dit inrichtingsplan zijn opgenomen in het rapport Rivierkundige effectbeschrijving Ruimtelijk Plan en Ontwerp op Hoofdlijnen van 20 december 2007 en in het verificatierapport hydraulica (Haskoning, 2009). De Baseline maatregel Waal_rpn is in het referentiemodel gemixt en omgezet naar Delft3D. Figuur 9 toont de bodemhoogte van het RPN. Vergeleken met het PKBontwerp Brokx_kl loopt de hoogwatergeul in het RPN veel verder in benedenstroomse richting door. De (bovenstroomse) drempelhoogte voor de hoogwatergeul is in beide inrichtingsplannen gelijk (NAP+10,5 m), maar is in het RPN iets korter. De waterstand in de rivieras bij de instroomdrempel van de hoogwatergeul (~rkm 883) is ongeveer 10,02 m+nap bij een afvoer van m 3 /s (één na hoogste afvoer doorgerekende hydrograaf) en ongeveer 11,95 m+nap bij een afvoer van m 3 /s (hoogste afvoer doorgerekende hydrograaf). Dit betekent voor de Delft3D berekeningen dat de hoogwatergeul alleen mee gaat stromen bij een afvoer van m 3 /s (de hoogste afvoer gedurende 8 dagen). Voor verdere details over het ontwerp van het RPN wordt verwezen naar het rapport uit december 2007 (Gemeente Nijmegen, 2007). Figuur 10 toont de Nikuradse ruwheden voor het RPN. De ruwheidshoogte van de hoogwatergeul is 0,05 m. Definitief rapport oktober 2010

16 Figuur 9: Geometrie (boven, uit Haskoning, 2009) en Delft3D schematisatie RPN (onder, met bodemhoogtes (m+nap), overlaten (groen) en thin dams (roze)) Definitief rapport oktober 2010

17 Figuur 10: Ruwheden bij afvoer Q 4516 m 3 /s (schaal: Nikuradse ruwheid hoogte in m) Stroombeelden en snelheden Figuur 11 toont de stroomsnelheden voor het RPN wanneer de hoogwatergeul meestroomt. In de figuur is te zien dat de snelheden over de lengte van de hoogwatergeul wat afnemen. Ook worden er in het bovenstroomse traject van de hoogwatergeul stroomsnelheidsvariaties gevonden (0,8-1,6 m/s). Figuur 12 geeft een detail van het stroombeeld bij Q=4516 m 3 /s, waar goed te zien is dat bij deze afvoer het water vooral richting de hoogwatergeul stroomt via de kleine tak parallel aan de instroomdrempel (figuur 9). Of deze hoge stroomsnelheden (tot 2 m/s) hier gewenst zijn is een aandachtspunt in de nadere uitwerkingen. Definitief rapport oktober 2010

18 Figuur 11: Snelheden (m/s) bij Q=4516 m 3 /s voor het RPN Definitief rapport oktober 2010

19 a. snelheden (lengte pijlen en kleuren geven grootte snelheid aan) b. snelheden (lengte pijlen geven grootte snelheid aan, kleuren geven de bodemhoogte in m+nap) Figuur 12: Detail van snelheidspatroon bij de instroom van de hoogwatergeul voor Q=4516 m 3 /s Definitief rapport oktober 2010

20 Afvoer door de hoogwatergeul Bij een afvoer van 4516 m 3 /s op de Waal (~ m 3 /s Bovenrijn afvoer) gaat ca m 3 /s, ofwel ca 25% door de hoogwatergeul. In de berekeningen van 2004 stroomde, bij dezelfde Waalafvoer, bij plan Brokx_kl 750 m 3 /s door de uiterwaard, waarvan 490 m 3 /s door de hoogwatergeul. Hoe de afvoeren destijds zijn bepaald is niet geheel bekend, maar het is duidelijk dat in het RPN meer water door de hoogwatergeul stroomt. Met het WAQUA-model uit Haskoning (2009) is de berekening met deze Waalafvoer ook uitgevoerd, waarbij ca 17% van de totale Waalafvoer door de hoogwatergeul stroomde. Verschillen kunnen enerzijds het gevolg zijn van het verschil in rooster tussen Delft3D en WAQUA (Delft3D rooster is belangrijk fijner), maar anderzijds is uit analyses van de verschillen gebleken, dat door de parameterinstellingen in Delft3D de afvoer door de hoogwatergeul in Delft3D (aanzienlijk) groter kan zijn. De grotere afvoer door de hoogwatergeul heeft consequenties voor de morfologische effecten (zie hieronder). Daarbij is de verwachting dat de met Delft3D gevonden morfologische effecten een bovengrens zijn, vanwege de relatief grote afvoer door de hoogwatergeul. Morfologische effecten Figuur 13 toont de bodemverschillen nabij de rechteroever (=binnenbocht), in de rivieras en nabij de linkeroever (=buitenbocht) na de laagwaterperiode. Figuur 14 toont hetzelfde direct na de hoogwaterperiode. Figuur 13 en 14 laten zien dat zich in de eerste drie jaar een erosiekuil ontwikkelt net bovenstrooms van de vaste laag. Na 5 jaar is dit effect verdwenen. Figuur 15 geeft de patronen na hoogwater ruimtelijk weer na 1, 5 en 10 hoogwaters (Bijlage B geeft de figuren voor alle jaren, zowel na laag- als na hoogwater). De figuren laten zien dat direct benedenstrooms van de verbindingsgeul tussen Waal en instroomdrempel sedimentatie optreedt ten opzichte van de referentie van ca 10 cm (na laagwater) tot ca 20 cm (na hoogwater). Deze sedimentatie breidt zich in de jaren daarna uit over de gehele binnenbocht. In de binnenbocht rond rkm 884 wordt na hoogen laagwater een sedimentatie van ca 10 cm gevonden. Ter hoogte van de vaste laag (rkm ) zijn de morfologische effecten verder beperkt (< 5 cm) en aan de linkerzijde van de rivier (buitenbocht, op de vaste laag) nihil. Nabij het einde en benedenstrooms van de vaste laag wordt aan de linkerzijde van de rivier sedimentatie gevonden ten opzichte van de referentiesituatie van ca 20 cm (na laagwater) tot lokaal maximaal 30 cm (na hoogwater). Uit vergelijking met Figuur 8 blijkt dat de sedimentatie door het RPN benedenstrooms van de vaste laag aan de linkerzijde van de rivier, aanvullend is op de gevonden sedimentatie in de referentieberekening. In dit deel is in de huidige situatie sprake van een diepe bodemligging, zodat de sedimentatie door het RPN niet tot scheepvaartproblemen zal leiden. Aan de rechterzijde van de rivier valt de sedimentatie ten gevolge van het RPN weg in de natuurlijke bodemdynamiek zoals gevonden in de referentieberekening. Figuur 16 geeft de berekende sedimenttransporten in de Waal. Zoals verwacht lijken de transporten na 10 jaar rekenen weer erg op die in de referentieberekening (Figuur 7). Figuur 17 geeft tenslotte de morfologische veranderingen na ca 10 jaar (na de hoogwaterperiode). In de figuur is te zien, dat in 10 jaar tijd naast de sedimentatie in het projectgebied, zoals hierboven beschreven, ook erosie in het bovenstroomse traject te verwachten is van 5 à 10 cm. Dit is het gevolg van de waterstandsdaling tijdens hoge Definitief rapport oktober 2010

21 afvoeren door meestromen van de hoogwatergeul, waardoor bovenstrooms ervan de stroomsnelheden in de Waal licht toenemen. Figuur 13: Sedimentatie en erosie over de linkeroever (=buitenbocht) (boven), rivieras (midden) en rechteroever (=binnenbocht) (onder) na laagwater. Positieve waarden geven sedimentatie weer Definitief rapport oktober 2010

22 Figuur 14: Sedimentatie en erosie over de linkeroever (=buitenbocht) (boven), rivieras (midden) en rechteroever (=binnenbocht) (onder) na hoogwater. Positieve waarden (geel/rood) Delft2D geven sedimentatie weer Definitief rapport oktober 2010

23 Figuur 15: Ruimtelijk patroon van sedimentatie en erosie na hoogwater, na 1, 5 en 10 hoogwaters (jaar). Positieve waarden geven sedimentatie weer Definitief rapport oktober 2010

24 Figuur 16: Jaarlijks sedimenttransport voor het RPN gesommeerd over de breedte van het zomerbed Figuur 17: Bodemveranderingen RPN tov Referentie direct na 10 e hoogwater In figuur 4.17 van Sloff & Jagers (2004), zie bijlage A, is te zien dat er in plan DTb (plan Dijk teruglegging Brokx) sedimentatie van ongeveer 1 meter optreedt op het punt waar de hoogwatergeul weer in de hoofdgeul stroomt (nabij het einde van de vaste laag). Dit effect is in het RPN niet meer aanwezig, omdat de hoogwatergeul uitstroomt in de Oosterhoutse Plassen benedenstrooms (figuur 9) en niet direct aantakt op de hoofdgeul. Al met al leidt het RPN tot de volgende maximale sedimentatie na 10 jaar: ca cm net benedenstrooms van de aftakking naar de hoogwatergeul langs de rechterzijde van de rivier; ca cm net benedenstrooms van de vaste laag, langs de linkerzijde van de rivier. In de huidige situatie treedt hier erosie op, zodat deze sedimentatie (mits beperkt) niet tot vaardiepteproblemen hoeft te leiden. Definitief rapport oktober 2010

25 In de hoogwatergeul en de verbindingsgeul tussen Waal en inlaatwerk zijn ook morfologische processen te verwachten. Figuur 15 toont dat in het smalle stuk van de geul, bij aansluiting op de Oosterhoutse Plassen, erosie is te verwachten en dat dit geërodeerde materiaal in de plas neerslaat. Ook in het bovenstroomse stuk van de hoogwatergeul past de aangelegde bodem zich aan. In Bijlage C zijn de bodemveranderingen direct na het hoogwater na 1, 5 en 10 jaar nogmaals gegeven op een gedetailleerdere schaal. Uit de figuren blijkt, dat: de snelheden in de verbindingsgeul hoog kunnen worden, waardoor daar erosie tot 5 m op kan treden; Het geërodeerde sediment neerslaat net voor en net na de inlaat naar de hoogwatergeul; In de hoogwatergeul afwisselend erosie en sedimentatie (tot ca 2 m) te verwachten is, hetgeen vergelijkbaar is met de gevonden morfologische effecten voor Brokx_kl (Sloff en Jagers, 2004). Bij de figuren in Bijlage C kan nog worden opgemerkt dat: de erosie en sedimentatievlammen aan de noordzijde van de hoogwatergeul geen fysische oorzaak hebben, maar het gevolg zijn van de schematisatie als trapjeslijn van de overlaten; nabij de brugpijlers van de bruggen over de hoogwatergeul erosie wordt gevonden. Het geërodeerde materiaal slaat iets benedenstrooms weer neer. Scheepvaart Naast de morfologische effecten is gekeken naar de bevaarbaarheid in de Waal in het projectgebied. Daartoe is het bevaarbaarheidspercentage in het traject rkm beschouwd, voor zowel de referentie, als de situatie met het RPN. Deze analyse is gebaseerd op de gewenste vaargeuldimensies, de bodemgeometrie en de waterstanden bij de afvoeren uit de afvoerhydrograaf Figuur 17 geeft de bevaarbaarheidspercentages bij de gekozen afvoerhydrograaf voor de referentiesituatie. Het blijkt dat de bevaarbaarheid in de berekende periode niet wijzigt. Figuur 18 geeft de locaties aan waar in de periode van 10 jaar in de referentie de knelpunten zitten. Figuur 19 en 20 geven dezelfde figuren voor het RPN. De figuren tonen dat de bevaarbaarheid in het RPN niet verandert in de tijd en gelijk is aan de bevaarbaarheid ten opzichte van de referentie. Definitief rapport oktober 2010

26 Figuur 17: Bevaarbaarheid Referentiesituatie voor traject rkm Figuur 18: Ruimtelijke verdeling bevaarbaarheid Referentie na 10 jaar Definitief rapport oktober 2010

27 Figuur 19: Bevaarbaarheid RPN voor traject rkm Figuur 20: Ruimtelijke verdeling bevaarbaarheid Ruimtelijk plan Nijmegen na 10 jaar Definitief rapport oktober 2010

28 Aanvullend is op basis van de berekende bodemligging voor referentie en RPN een analyse uitgevoerd van de minimale vaardiepte per dwarsraai bij OLR (Overeengekomen Lage Rivierwaterstand). Daarbij is de waterdiepte direct na iedere hoogwaterperiode bepaald ten opzichte van het zogenaamde BaggerReferentieVlak 2003 (BRV ) en per dwarsraai de minimale waterdiepte in de vaarbaan bepaald. Figuur 21 geeft de minimale vaardiepte voor de referentie en Figuur 22 voor RPN. Uit de figuren blijkt dat de bevaarbaarheid door Figuur 21: Minimale vaardiepte na hoogwater bij OLR voor referentie Figuur 22: Minimale vaardiepte na hoogwater bij OLR voor RPN 1 BRV2003: Het BRV-vlak is de meest actuele waterstand bij de vigerende Overeengekomen Lage Rivierafvoer (OLA), zie ook Taal (2004) Definitief rapport oktober 2010

29 Net als uit de voorgaande analyse blijkt, dat de effecten op de bevaarbaarheid zeer beperkt zijn. De grootste verandering worden gevonden net benedenstrooms van de inlaat naar de hoogwatergeul (rkm 883) en benedenstrooms van de vaste laag (rkm ). Definitief rapport oktober 2010

30 4 CONCLUSIES Uit de analyses van de gemaakte verificatieberekeningen wordt geconcludeerd dat: de schematisatie uit 2004 kan worden gebruikt in de huidige Delft3D omgeving, waarbij wel wat andere keuzes voor de instellingen zijn gemaakt; het model (rekengrid) in benedenstroomse richting en in de binnenbocht bij Lent uitgebreid moest worden; de referentiesituatie met het model goed kan worden gereproduceerd; de waterstanden op rkm (benedenrand model 2004) voor het gehele afvoerbereik binnen 10 cm overeen komen met de waarden uit de studie van 2004 het berekende jaarlijkse sedimenttransport in overeenstemming is met observaties; de sterke sedimentatie bij de uitstroom van de hoogwatergeul in de hoofdgeul (uit de eerdere 2004 studie voor plan Brokx_kl ) niet meer aanwezig is in het RPN; de sedimentatie in de hoofdgeul als gevolg van het RPN is maximaal cm ter hoogte van de vaste laag; in de verbindingsgeul en de hoogwatergeul de stroomsnelheden zodanig zijn dat in de verbindingsgeul erosie tot 5 m en in de hoogwatergeul afwisselend sedimentatie en erosie (tot ca 2 m) te verwachten zijn. De hoofdconclusie van de verificatieanalyses is, dat de conclusies uit 2007 ten aanzien van het RPN onderschreven worden, namelijk dat met dit plan; wel sedimentatie in het zomerbed zal optreden benedenstrooms van de inlaat naar de hoogwatergeul, maar dat dit geen hinder oplevert en; de grote sedimentatie uit plan Brokx_kl bij het einde van de vaste laag wordt voorkomen. Aandachtspunten: de berekeningen houden (zoals afgesproken met RWS-ON) geen rekening met baggeren, maar gezien de beperkte sedimentatie zal dit geen effect hebben op de conclusies. Definitief rapport oktober 2010

31 5 REFERENTIES Deltares (2008): Kwalitatief oordeel Ruimtelijk Plan Dijkteruglegging Lent, 16 juni Gemeente Nijmegen (2007): Ruimtelijk Plan Dijkteruglegging Lent, december Haskoning (2007): Rivierkundige effectbeschrijving Ruimtelijk Plan en ontwerp op Hoofdlijnen, 20 december Haskoning (2009): Hydraulica en Morfologie MER Lent. Augustus Sloff, C.J. & Jagers, H.R.A. (2004): 2D morfologische berekeningen Lent. Rapport Q , januari Taal M. (2004): Bagger Referentie Vlak 2003, Beschrijving methodiek ten behoeve van bestek ON 1868, Rijkswaterstaat Oost-Nederland, 27 april Definitief rapport oktober 2010

32 A COMPANY OF Bijlage A Morfologische effecten DTB Definitief rapport 1 oktober 2010

33 Onderstaande figuren (met oorspronkelijke figuurnummers) zijn overgenomen uit Sloff & Jagers (2004) nevengeul plan DTb m coördinaat (km) coördinaat (km) Figuur 4-5 Detail van de begin bodemligging voor het DTb alternatief (in m+nap). Figuur 4-17 Sedimentatie ter plaatse van de uitstroming van de hoogwatergeul, DTb (gemiddelde afvoerreeks) Bijlage A Definitief rapport oktober 2010

34 A COMPANY OF Bijlage B Bodemveranderingen eerste 10 jaar ten opzichte van de referentie Definitief rapport 1 oktober 2010

35 Na hoogwater T = 1 jaar T = 2 jaar T = 3 jaar Bijlage B Definitief rapport oktober 2010

36 T = 4 jaar T = 5 jaar T = 6 jaar Bijlage B Definitief rapport oktober 2010

37 T = 7 jaar T = 8 jaar T = 9 jaar Bijlage B Definitief rapport oktober 2010

38 T = 10 jaar Bijlage B Definitief rapport oktober 2010

39 Na laagwater T = 1 jaar T = 2 jaar T = 3 jaar Bijlage B Definitief rapport oktober 2010

40 T = 4 jaar T = 5 jaar T = 6 jaar Bijlage B Definitief rapport oktober 2010

41 T = 7 jaar T = 8 jaar T = 9 jaar Bijlage B Definitief rapport oktober 2010

42 T = 10 jaar Bijlage B Definitief rapport oktober 2010

43 A COMPANY OF Bijlage C Bodemveranderingen jaar 1,5 en jaar 10 jaar ten opzichte van de referentie na hoogwater (m.n. ten behoeve van processen verbindingsgeul en hoogwatergeul) Definitief rapport 1 oktober 2010

44 T = 1 jaar T = 5 jaar T = 10 jaar Bijlage C Definitief rapport oktober 2010