HAVENKWARTIER ZEEWOLDE ONTWERP WATERKERINGEN

Transcriptie

1 HAVENKWARTIER ZEEWOLDE ONTWERP WATERKERINGEN GEMEENTE ZEEWOLDE 2 augustus :A - Definitief B

2

3 Inhoud 1 Inleiding Aanleiding Doel Leeswijzer Ontwerp primaire waterkering Inleiding Eisen Ruimtelijk ontwerp Geotechnisch en waterbouwkundig ontwerp Kruinhoogte Macrostabiliteit Microstabiliteit Erosiebestendigheid Zetting, klink en bodemdaling Aansluiting aan de huidige waterkering Waterkerende constructie Hoogte Sterkte en stabiliteit Betrouwbaarheid sluiting Analyse nivelleertijd Stromingen door schutproces Regionale waterkering Inleiding Eisen Geotechnisch en waterbouwkundig ontwerp Onderbouwing kruinhoogte Profiel binnentalud Profiel buitentalud Waterkerende constructie Hoogte Sterkte en stabiliteit Betrouwbaarheid sluiting Bijlage 1 Uitvoer Promovera regionale waterkering Bijlage 2 Situatietekeningnr. 01-D Bijlage 3 Dwarsprofielentekeningnr. 01-D Bijlage 4 Tekening schutsluis versie 20 d.d. 23 juli Bijlage 5 Tekening keersluis versie 17 d.d. 23 juli :A - Definitief ARCADIS 3

4 4 ARCADIS :A - Definitief

5 1 Inleiding 1.1 AANLEIDING Het Havenkwartier is een van de deelgebieden binnen Polderwijk Noord in de gemeente Zeewolde. De realisatie van het Havenkwartier is speerpunt voor de gemeente Zeewolde. Voor het Havenkwartier zijn verschillende onderzoeken en ontwerpsessies uitgevoerd. Eén van de aspecten is de verlegging van de primaire waterkering en het aanpassen van de huidige primaire waterkering naar een regionale waterkering. 1.2 DOEL In dit rapport zijn de ontwerpen van de primaire- en regionale waterkering gegeven, inclusief de eisen, onderzoeken en berekeningen. De waterkerende kunstwerken die onderdeel uitmaken van de waterkeringen voor het passeren van de scheepvaart zijn in dit rapport beschreven. 1.3 LEESWIJZER Het ontwerp van de nieuwe primaire waterkering is in hoofdstuk 2 toegelicht. De aanpassingen aan de huidige primaire kering, waarbij deze tot regionale kering wordt omgevormd, zijn in hoofdstuk 3 toegelicht :A - Definitief ARCADIS 5

6 2 Ontwerp primaire waterkering 2.1 INLEIDING Het Havenkwartier komt binnendijks van de huidige primaire waterkering te liggen. De wens van de gemeente is echter om een open verbinding tussen het Havenkwartier en het Wolderwijd te creëren en daartoe wordt een keersluis in de huidige waterkering gebouwd. Omdat een keersluis niet permanent gesloten is, kan deze in de situatie van de Flevopolder niet als primaire waterkering dienen. Er is immers een constant waterstandsverschil tussen het Wolderwijd en de polder. Om aan de wens van de gemeente te kunnen voldoen wordt daarom de primaire waterkering verlegd tot direct achter het Havenkwartier, waardoor het Havenkwartier buitendijks komt te liggen. In deze nieuwe primaire waterkering komt een schutsluis, die als doorgang voor de pleziervaart dient, naar de nieuwbouw wijken achter het Havenkwartier. De huidige primaire waterkering wordt in de nieuwe situatie een regionale kering. 2.2 EISEN Waterschap Zuiderzeeland is de beheerder van de primaire waterkering. De primaire waterkering wordt ontworpen volgens de Leidraad Zee- en Meerdijken (TAW, 1999; LZM) en het daarbij behorende Addendum (ENW, 2009; addendum LZM) en de overige Leidraden en Technische Rapporten van TAW en ENW, voor zover van toepassing. In de volgende tabel zijn de specifieke eisen en afgeleide eisen opgenomen. 6 ARCADIS :A - Definitief

7 onderdeel waarde bron opmerking normfrequentie 1/ per jaar wszzl betreft de verwachtte toekomstige situatie, momenteel is de normfrequentie van dijkring 8 1/4000 per jaar waterstand nu NAP + 0,79 m Promovera, 1/ per jaar stijging waterpeil randmeren 0,3 m nationaal waterplan (2009) in verband met peilbeheer robuustheidstoeslag waterstand toeslag voor waterstandsoscillaties 0,2 m Addendum LZM reservering voor toekomstige ontwikkelingen en onzekerheden 0,1 m LZM ontwerpwaterstand NAP + 1,39 m Promovera + toeslagen NAP + 0,79+0,3+0,2+0,1 m ontwerpkruinhoogte NAP + 1,89 m LZM minimale waarde indien geen golfaanval aanwezig is, aan te houden voor de kruinlijnen kruinbreedte 3 m LZM Buitentaludhelling 1:4 ws ZZL in het noordelijke tracédeel is een helling van 1:3 acceptabel Binnentaludhelling 1:3 ws ZZL Afstand dijk - teensloot 5 m ws ZZL in het noordelijke tracédeel is een afstand van 3 m acceptabel Helling teensloot 1:3 ws ZZL Polderpeil NAP 5,2 m ws ZZL schadefactor macrostabiliteit 1,155 Addendum TR Waterkerende Grondconstructies schematiseringsfactor 1,3 Addendum TR Waterkerende Grondconstructies schematiseringsfactor 1,1 Addendum TR Waterkerende Grondconstructies eis stabiliteitsfactor ondergrond 1,155*1,3 = 1,50 à 1,155*1,1 = 1,27 toepassen grondverbetering Addendum TR Waterkerende Grondconstructies ws ZZL lengte dijkring 8: 141 km, normfrequentie 1/ per jaar bovengrens, startwaarde ondergrens, uitgebreid onderzoek beschikbaar en/of zeer veilige schematisering Tabel 1 Uitgangspunten ontwerp primaire waterkering Verder gelden de volgende definities en eisen: Kernzone: het centrale gedeelte van de waterkering dat als zodanig in de legger of keur is aangegeven. Beschermingszone: een zone van 20 m breed aan weerszijden van de kernzone; De kerngrenzen (kernzone en beschermingszones) worden vastgelegd door het waterschap in de legger :A - Definitief ARCADIS 7

8 Bebouwing is niet toegestaan binnen de kernzone. Bestrating en kabels en leidingen zijn binnen de kernzone wel toegestaan, maar moeten boven het (theoretische) dijkprofiel liggen. 2.3 RUIMTELIJK ONTWERP De vormgeving van de dijk is deels bepaald door ruimtelijke ontwerpaspecten en deels door geotechnisch en waterbouwkundige eisen. In deze paragraaf wordt een beknopt overzicht gegeven van de ruimtelijke aspecten. Deze gelden als randvoorwaarden bij de ontwerpberekeningen. Het nieuwe dijktraject kan worden opgedeeld in 4 deeltrajecten: 1. Noordoost 2. Noordwest, noordelijk van de vaart 3. West, zuidelijk van de vaart 4. Zuidwest 5. Schutsluis Deze nummering komt overeen met de profielnummers. Ten aanzien van het ruimtelijk ontwerpen zijn de volgende gegevens van belang: Traject 1 Dit traject grenst aan een agrarisch gebied, dat geen onderdeel uitmaakt van de ruimtelijke ontwikkelingen van de gemeente Zeewolde. De begrenzing van het terrein wordt gevormd door de nu aanwezige sloot. In verband met de eigendomssituatie moet de dijk geheel ten zuiden van de sloot blijven. Vanwege het beperkte ruimtebeslag in dit traject is het waterschap hier akkoord gegaan met een buitentaludhelling onder 1:3 en een afstand tussen de dijk en de sloot van 3 m. De aanwezige sloot, met een bodemniveau van circa NAP 5 m wordt gehandhaafd. De ontsluitingsweg in de trajecten 1, 2 en 3 komt ter hoogte van het binnentalud van de dijk. Hiertoe wordt een berm aangebracht met een totale breedte van 10 m. Traject 2 Het binnendijkse terrein in de trajecten 2 tot en met 4 maakt onderdeel uit van de ruimtelijke ontwikkeling van de gemeente Zeewolde. In traject 2 is binnendijks een vaart voorzien, met een bodemniveau van NAP 7,2 m. Het huidige binnendijkse maaiveldniveau van NAP 3,2 m wordt gehandhaafd. In de sloot heerst het polderpeil, gelijk aan NAP 5,2 m. Traject 3 In dit traject komt binnendijks een watergang met een bodemniveau van NAP 6,3 m. Het polderpeil is hier NAP 4,8 m en de bestaande maaiveldhoogte NAP 3 m. Traject 4 De ontsluitingsweg ligt hier buitendijks, boven het dijkprofiel. De breedte van de binnendijkse berm is mede daarom teruggebracht tot 5 m. Het binnendijkse terrein wordt opgehoogd tot NAP 1,35 m. In plaats van een sloot wordt een drainagesleuf met afwateringsriolen aangebracht, waarop de drains van het dijklichaam zullen afwateren. 8 ARCADIS :A - Definitief

9 Buitendijks Het buitendijkse terrein van het Havenkwartier wordt opgehoogd. De freatische lijn in het dijklichaam zal hierdoor lager komen te liggen en de buitendijkse stabiliteit wordt verbeterd. In het geotechnische ontwerp van de dijk is echter geen rekening gehouden met deze (voor de stabiliteit positieve) effecten. De buitendijkse ophoging vormt geen onderdeel van de dijk of de kernzone en kan daarom niet in rekening worden gebracht. Schutsluis In het stedebouwkundig plan van de gemeente is gewenst om de schutsluis voor de dijk in de vaarweg te plaatsen. De schutsluis is onderdeel van de primaire waterkering. De waterbouwkerende elementen van de sluis zijn onderdeel van de kernzone en de beschermingszone. 2.4 GEOTECHNISCH EN WATERBOUWKUNDIG ONTWERP KRUINHOOGTE Omdat binnen het Havenkwartier geen golfaanval van betekenis is, kan worden volstaan met de minimale waakhoogte van 0,5 m MACROSTABILITEIT Grondopbouw In het tracé van de dijk is een aantal sonderingen uitgevoerd (Inpijn Blokpoel, maart 2012), om een beeld te krijgen van de grondopbouw in de huidige situatie. Er is een kleilaag aanwezig tot circa NAP 5,5 m. Veen is in het tracé van de nieuwe waterkering niet aangetroffen. Daarbeneden is rond NAP 10 m en rond NAP 13 m een kleilaag aanwezig. Tussen de kleilagen is zand aanwezig, los of matig vast gepakt. Uit de peilbuismetingen (Grontmij, 2005) blijkt dat onder de kleilaag rond NAP 10 m wateroverspanningen (ten opzichte van het binnendijkse oppervlaktewater) aanwezig is. Aangenomen is dat deze wateroverspanning wordt veroorzaakt door de buitendijkse waterstand op het Wolderwijd. Boven NAP 10 m is geen duidelijk wateroverspanning gemeten. Deze peilbuismetingen zijn gedaan in een raai direct ten zuiden van het Havenkwartier. Vanwege de uniformiteit van de grondopbouw is het redelijk te veronderstellen dat ter plaatse van het Havenkwartier dezelfde omstandigheden van toepassing zijn. Grondeigenschappen De toegepaste grondeigenschappen zijn in de volgende tabel gegeven. grondsoort soortelijk gewicht cohesie wrijvingshoek bron droog/nat [kn/m 3 ] [kpa] [graden] zand, losgepakt 17/ ,1 NEN6740 zand, matig gepakt 18/ ,3 NEN6740 zand, vastgepakt 19/ ,4 NEN6740 diepe kleilagen 14,7/14,7 4,6 16,3 toets cat. c primaire waterkering dijkring 8 afdekklei 17/ NEN6740/ervaringen Tabel 2 Rekenwaarden grondeigenschappen :A - Definitief ARCADIS 9

10 Voor het zand in de grondverbetering en het zand in het dijklichaam is uitgegaan van losgepakt zand. Dit zand moet daarom redelijk schoon zijn (relatief weinig silt bevatten). Bij de toets van de huidige dijk zijn deze waarden ook aangehouden voor het zand in de dijk en in de grondverbetering. Voor de nieuw aan te brengen zandlagen (in het cunet en de dijk) en kleilagen (in de dijk), zijn sterkte-eigenschappen op basis van NEN6740 aangehouden. Omdat deze grond nog aangebracht moet worden, kunnen de sterkteeigenschappen niet op andere wijze worden bepaald. Geotechnisch ontwerp Om het ruimtebeslag te verminderen en problemen met de samendrukbare lagen te voorkomen, worden de kleilagen verwijderd en vervangen door zand. Het dijklichaam zelf wordt eveneens uit zand opgebouwd. Om te voorkomen dat de freatische lijn uittreedt uit het binnentalud (tegengaan uitspoeling van grond/micro-instabiliteit) en ter bevordering van de macrostabiliteit, wordt een drainage aangebracht in het dijklichaam nabij de binnenteen. Op het buitentalud wordt een kleiwig aangebracht om de indringing van water in het dijklichaam te verminderen. Omdat het buitendijkse terrein wordt opgehoogd, komt deze kleiwig onder de grond te liggen. Het gehele dijklichaam wordt afgedekt met een laag (matig) erosiebestendige klei. De dikte van deze kleilaag is conform de Leidraad Zee- en Meerdijken. De vlakke binnenberm in het binnen-beneden-beloop, bedoeld als beheerpad is in de profielen 2 en 3 vergroot naar 6 m. Bij een afstand gelijk aan de minimale afstand van 5 m blijkt de sloot nog een aanzienlijke invloed op de stabiliteit te hebben. Bij een afstand van 6 m is dat niet meer het geval. In profiel 1 is deze afstand slechts 3 m, maar omdat de slootbodem hier veel hoger is, is de stabiliteit toch voldoende. De stabiliteitsfactoren voor de binnentaluds zijn in de volgende tabel weergegeven. profiel stabiliteitsfactor opmerking 1: noordzijde 1,46 2: noordwest zijde 1,45 3: zuidwestzijde 1,45 4: zuidzijde >>1,45 vanwege het hoge maaiveld niet berekend Tabel 3 stabiliteitsfactoren De schematiseringsfactor moet bij deze stabiliteitsfactoren kleiner of gelijk zijn aan 1,25. Omdat er vanwege de toe te passen grondverbetering geen onzekerheden zijn in de grondopbouw, resteren alleen onzekerheden in de freatische lijn en het maaiveldniveau. Beide zijn ongunstig geschematiseerd, waardoor een schematiseringsfactor van 1,25 zeker gerechtvaardigd kan worden. Naar verwachting is een schematiseringsfactor van 1,1 bij de aangehouden schematisatie voldoende. Er is dan enige reserve in het ontwerp, die bijvoorbeeld ingezet kan worden als voor de grondverbetering en het dijklichaam niet voldoende schoon zand beschikbaar is. Aanbevolen wordt om in de DO fase nader te onderbouwen dat een schematiseringsfactor van 1,1 bij de gekozen schematisering voldoende is. Het is mogelijk dat hiertoe nader grondonderzoek nodig is, een en ander volgens het Stappenplan voor het bepalen van de Schematiseringsfactor (ARCADIS, RWS Waterdienst, 2010). 10 ARCADIS :A - Definitief

11 - - Havenkwartier Zeewolde In de volgende figuren is het resultaat van de stabiliteitsberekeningen grafisch weergegeven. Schuifspanning Bishop maaiveld NAP - 3,5 m; sloot bestaand noordzijde Bijl. - A4 Havenkwartier Zeewolde profiel 1: noordoost form. ctr. Mobiliteit Postbus AE Amersfoort Tel Fax datum get. D-Geo Stability 10.1 : havenkwartier-prim-drainage-1-3-weg.sti -10 m dekklei klei Xm : 32,72 [m] Ym : 15,51 [m] zand los T1 afdekklei zand grondverbetering afdekklei zand los klei-diep zand los klei-diep m Straal : 21,44 [m] Veiligheidsfactor : 1,46 klei Max. spanning : 13,431 [kn/m2] Min. spanning : 0,244 [kn/m2] Materialen afdekklei zand grondverbetering klei klei-diep zand los :A - Definitief ARCADIS 11

12 - - Havenkwartier Zeewolde Schuifspanning Bishop maaiveld NAP - 3,5 m; Bijl. - A4 Havenkwartier Zeewolde profiel 3 slootbodem NAP - 6,3 m form. ctr. Mobiliteit Postbus AE Amersfoort Tel Fax datum get. D-Geo Stability 10.1 : havenkwartier-prim-drainage-1-3-weg-zuidt.sti m grondverbetering Xm : 28,93 [m] Ym : 4,62 [m] T2 afdekklei T2 Straal : 9,15 [m] Veiligheidsfactor : 1,45 zand los afdekklei m Max. spanning : 9,421 [kn/m2] Min. spanning : 2,008 [kn/m2] Materialen afdekklei zand grondverbetering klei klei-diep zand los MICROSTABILITEIT Micro-instabiliteit kan ontstaan als de freatische lijn uit het binnentalud treedt. Door een adequate drainage onder de teen aan te brengen en de afvoer naar de teensloot te verzekeren, wordt voorkomen dat de freatische lijn uittreedt uit het binnentalud EROSIEBESTENDIGHEID De golfaanval op het buitentalud en de golfoverslag op de kruin- en binnentalud is zeer gering of afwezig. Volstaan is daarom met een minimale kleiafdekking op de taluds. Op het buitentalud wordt een kleilaag met een dikte van 1 m aangebracht en een kleiwig onderaan het buitentalud. Op de kruin en het binnentalud wordt een minimale kleilaag met een dikte van 1 m aangebracht, voor zover geen wegverharding aanwezig is. De kleibekledingen worden ingezaaid, zodat een grasmat wordt gevormd ZETTING, KLINK EN BODEMDALING Zetting Omdat de oppervlakkige kleilagen worden vervangen door zand zullen de zettingen ten gevolge van de grondaanvullingen voor de dijk beperkt zijn. Naar verwachting treedt een groot deel van de zettingen al op tijdens de aanleg van de dijk. Aanbevolen wordt wel om zakbaken te plaatsen om de zettingen te kunnen meten. Als de meetreeks voldoende lang wordt doorgezet, dan kan daaruit een voorspelling van de zetting op langere termijn worden verkregen. Klink De kruinhoogte en bermhoogten kunnen door inklinking van het aan te brengen zand lager komen te liggen. Bij een goede verdichting is de hoeveelheid klink beperkt en zal voor het grootste deel optreden 12 ARCADIS :A - Definitief

13 tijdens de aanleg van de dijk. Als de grond goed wordt verdicht (tenminste volgens de RAW eisen), dan zal de klink in het zand verwaarloosbaar zijn in de klei nog tot 5% kunnen bedragen. De aan te brengen klei moet gerijpt zijn en het watergehalte bij aanbrengen moet voldoen aan de RAW eisen. (Leidraad Zee- en Meerdijken, Technisch rapport Eisen klei voor dijken). Bodemdaling Volgens het Waterbeheerplan van waterschap Zuiderzeeland is de bodemdaling in de komende 50 jaar ter plaatse van het Havenkwartier 20 cm. Dit is hoger dan de bodemdaling in de directe omgeving. Naar verwachting wordt voor dit gebied een hogere waarde gegeven door de aanwezigheid van veenlagen, die rondom het Havenkwartier zijn aangetroffen. In het tracé van de nieuwe primaire waterkering is deze veenlaag echter niet aangetroffen. De oppervlakkige kleilaag wordt verwijderd. De belangrijkste oorzaak van de bodemdaling is naar verwachting de verlaging van de (grond)waterstand tengevolge van de inpoldering. Door de buitendijking van het Havenkwartier wordt deze waterstandsverlaging weer deels teniet gedaan. Door het ontbreken van de veenlagen, de grondverbetering en de verhoging van de grondwaterstand is de verwachting dat de bodemdaling ter plaatse van de nieuwe primaire waterkering aanzienlijk minder dan 20 cm zal zijn. Overhoogte bij aanleg Vooralsnog wordt uitgegaan van een overhoogte van de kruin en bermen van 0,2 m bij de oplevering van de dijk. Deze overhoogte is een compensatie voor zetting, klink en bodemdaling die binnen een planperiode van 50 jaar kan optreden. Aangeraden wordt om de zetting te monitoren met zakbaken. Zonodig kan aan de hand van de metingen van de zakbaken een bijgestelde prognose voor de restzetting worden gedaan AANSLUITING AAN DE HUIDIGE WATERKERING De aansluiting van de nieuwe primaire waterkering aan de huidige primaire waterkering moet geleidelijk gebeuren. De huidige kering mag daarbij niet worden verlaagd: het hoogte verschil wordt opgevangen in het nieuwe tracé. Ook kan bij de aansluiting aan de huidige kering de grondverbetering niet zonder aanvullende maatregelen worden aangebracht. De ontgraving die nodig is voor de grondverbetering zou de stabiliteit van de huidige dijk nadelig beïnvloeden. Op dit punt is een detailonderzoek en ontwerp nodig, dat nog moet worden opgesteld. Zonodig moeten compenserende maatregelen worden getroffen, zoals het aanbrengen van een tijdelijke damwand om de stabiliteit van de huidige kering ook tijdens de bouw van de nieuwe kering te garanderen. 2.5 WATERKERENDE CONSTRUCTIE De schutsluis is onderdeel van de primaire waterkering en wordt ingedeeld conform de Leidraad kunstwerken in een constructie type 1 (constructie die volledig zelfstandig de waterkerende functie moeten vervullen). Voor het ontwerp wordt uitgegaan van een referentieperiode van 100 jaar :A - Definitief ARCADIS 13

14 2.5.1 HOOGTE In de berekende hoogte van het dijklichaam is rekening gehouden met een hoger peil ten opzichte van de huidig peil van 0,6 meter (stijging waterstand randmeren + robuustheidstoeslag + waterstandoscillaties). De kerende hoogte van de sluis wordt + 2 m NAP STERKTE EN STABILITEIT De schutsluis is onderdeel van de primaire waterkering en dient te voldoen aan de eisen uit de Leidraad Kunstwerken met een referentieperiode van 100 jaar. In deze fase zijn nog geen berekeningen voor de sterkte en stabiliteit opgesteld maar op basis van ervaring zijn de hoofdafmetingen bepaald. De ondergrond in dit gebied is zeer grillig in zijn opbouw. Ter plaatse van de schutsluis is een redelijke zandlaag aanwezig op het niveau van fundering. Voor de schutsluis wordt als uitgangspunt gehanteerd dat de constructie op staal wordt gefundeerd. De hierdoor optredende zettingen dienen door middel van een overhoogte meegenomen te worden in het ontwerp BETROUWBAARHEID SLUITING Voor een schutsluis geldt dat in alle gevallen er vanuit mag worden gegaan dat 1 set deuren te allen tijde is gesloten en indien tijdens het schutproces storing optreedt dit eerst wordt opgelost alvorens het schutproces door te laten gaan. Uitzondering hierop is een bijzondere situatie bij aanvaring en bezwijken van de deur bij het invaren van de schepen. Gelet op het hoge verval en het aantal schuttingen dient in de vervolgfase door middel van een geavanceerde betrouwbaarheidsanalyse aangetoond te worden dat de constructie betrouwbaar is. Indien uit de analyse blijkt dat de kans van aanvaring dermate groot is dient de binnendeur beschermd te worden voor aanvaring ANALYSE NIVELLEERTIJD De tijd die nodig is voor het vullen en ledigen van de sluiskolk wordt nivelleertijd genoemd (de tijd om de waterstand in de kolk te nivelleren met de buitenwaterstand (boven of beneden)). De nivelleertijd is afhankelijk van het aanwezige verval (dit is een gegeven) en de grootte en openingssnelheid van de nivelleeropeningen (dit is een ontwerpwaarde). Voor een zo groot mogelijke capaciteit (aantal passages) van de sluis is het in eerste instantie zaak de nivelleertijd zo klein mogelijk te maken. Het is hierbij echter belangrijk te realiseren dat de nivelleerstroom die ontstaat door het openen van de nivelleeropeningen en de daarbij vrijkomende translatiegolf de in de kolk gelegen schepen zullen belasten. Het belangrijkste criterium bij het vaststellen van de openingssnelheid (en daarmee de nivelleertijd) is daarom het troskrachtcriterium. De troskrachten op de in kolk aanwezige schepen moeten beneden een bepaalde waarde blijven om veilig en comfortabel gebruik van de sluis te garanderen. De bijbehorende rekenmethodiek is vastgelegd in Ontwerp van Schutsluizen Wanneer rekening wordt gehouden met een troskrachtcriterium van 3 promille van de waterverplaatsing ligt de nivelleertijd naar verwachting tussen de 5 en 7 minuten. 14 ARCADIS :A - Definitief

15 2.5.5 STROMINGEN DOOR SCHUTPROCES Het nivelleerproces mag het vaarcomfort en de veiligheid van de schepen in de voorhaven niet negatief beïnvloeden. Daarom wordt aansluitend op bovenstaande analyse gekeken welke invloed de nivelleerstroom heeft op de stroomsnelheden in de voorhavens. Deze worden vervolgens getoetst aan de volgens de Richtlijnen Vaarwegen [ref. 4] toelaatbare stroomsnelheden, die hierover in par. 3.3 het volgende zegt: In het algemeen is op de vaarweg geen grotere langsstroming dan 0,5 m/s gemiddeld over het dwarsprofiel toelaatbaar Ook bij bruggen en keersluizen mag de langsstroomsnelheid, gemiddeld over het natte dwarsprofiel, niet meer bedragen dan 0,5 m/s. Voor de recreatievaart zijn ter plaatse van vernauwingen stroomsnelheden tot 0,8 m/s aanvaardbaar, mits boven- en benedenstrooms van de vernauwing tenminste 50 m rechte vaarweg aanwezig is. De stroomsnelheid in de voorhaven van Havenkwartier wordt daarmee ca. 0,1 m/s << 0,5 m/s Als gevolg van de nivelleerstroom zijn geen ontoelaatbare stromingen te verwachten in de vaargeul in het Havenkwartier :A - Definitief ARCADIS 15

16 3 Regionale waterkering 3.1 INLEIDING De huidige primaire waterkering ter hoogte van het Havenkwartier Zeewolde wordt, na verlegging van de primaire waterkering, een regionale waterkering ter bescherming van de nieuw te bouwen woonwijk Havenkwartier. De minimale eisen waaraan deze kering moet voldoen zijn in dit hoofdstuk opgenomen. In de regionale waterkering wordt een keersluis opgenomen. 3.2 EISEN De waterkering moet voldoen aan de eisen zoals gegeven in de Leidraad Zee- en Meerdijken (TAW 1999), (dit heeft de voorkeur van waterschap Zuiderzeeland). Voor de keersluis gelden de eisen zoals gegeven in de Leidraad Kunstwerken (TAW 2003) (verzoek van waterschap Zuiderzeeland). Voor een regionale waterkering die buitendijks gebied beschermd, zijn door waterschap Zuiderzeeland en provincie Flevoland de eisen opgegeven zoals in de volgende tabel vermeld. onderdeel waarde bron opmerking normfrequentie 1/1.000 per jaar waterstand nu NAP + 0,57 m Promovera, 1/1.000 per jaar stijging waterpeil randmeren robuustheidstoeslag waterstand toeslag voor waterstandsoscillaties 0,3 m LZM in verband met peilbeheer 0,2 m Addendum Leidraad Zee- en Meerdijken. 0,1 m LZM reservering voor toekomstige ontwikkelingen en onzekerheden ontwerpwaterstand NAP + 1,17 m Promovera NAP + 0,57+0,3+0,2+0,1 m ontwerpkruinhoogte NAP + 1,79 m Promovera berekening met Promovera, dwarsprofiel 4 (Arcadis 2012). kruinbreedte 3 m LZM/ waterschap Zuiderzeeland binnendijkse waterstand gelijk of in geringe mate afwijkend van de waterstand op het Wolderwijd Er is een open verbinding via de keersluis aanwezig. schadefactor macrostabiliteit 1,08 Handreiking Ontwerpen en Verbeteren van keringen langs regionale rivieren (deze verwijst door naar het Addendum TR Waterkerende Grondconstructies 16 ARCADIS :A - Definitief

17 onderdeel waarde bron opmerking schematiseringsfactor 1,3 Addendum TR Waterkerende Grondconstructies bovengrens, beperkt grondonderzoek beschikbaar schematiseringsfactor 1,1 ondergrens, uitgebreid onderzoek beschikbaar en/of zeer veilige schematisering eis stabiliteitsfactor 1,08*1,3 = 1,40 à 1,08*1,1 = 1,19 Addendum TR Waterkerende Grondconstructies 3.3 GEOTECHNISCH EN WATERBOUWKUNDIG ONTWERP ONDERBOUWING KRUINHOOGTE De kruinhoogte van NAP + 1,79 m is bepaald voor een maatgevend dwarsprofiel. Hiervoor is profiel 4 (Arcadis, gemeente Zeewolde, 2012) gekozen. De berm in dit profiel ligt op circa NAP. Om de toekomstige meerspiegelstijgingen van in totaal 0,6 m correct in rekening te brengen is deze berm 0,6 m lager geschematiseerd. Het profiel heeft een boventalud met een helling van 1:3,3. Het uitvoerpunt W1 in Promovera is maatgevend voor de golfoverslagberekening. Gerekend is met een golfoverslagdebiet van 1 l/s/m. De kruin van de huidige dijk is aanzienlijk hoger. Afgraven van de dijk is theoretisch daarom mogelijk, maar daarmee gaat wel de aanwezige reserve verloren. Bij eventueel onverwachte ontwikkelingen in de toekomst bestaat de mogelijkheid dat de dijk weer opgehoogd moet worden. In het ruimtelijk ontwerp is vooralsnog voorzien in een kruinhoogte van NAP + 2,2 m of hoger. Er blijft dan nog een marge van ruim 0,6 m over ten opzichte van de nu voorziene ontwikkelingen. De uitvoer van de berekening is als 1 Bijlage 1 opgenomen bij dit rapport PROFIEL BINNENTALUD Het profiel van het binnentalud wordt bepaald door eisen ten aanzien van macrostabiliteit, microstabiliteit en onderhoud en beheer. Omdat het binnendijkse maaiveld wordt opgehoogd tot tenminste NAP + 1,2 m en de binnendijkse waterstand hooguit een aantal decimeters lager is dan de buitendijkse waterstand, zijn de eisen ten aanzien van macrostabiliteit en microstabiliteit gering. Een taludhelling van 1:3 zal in alle gevallen voldoen PROFIEL BUITENTALUD De waterkering is momenteel een primaire waterkering. Het buitentalud bleek bij de afgelopen toetsing te voldoen aan de eisen ten aanzien van macrostabiliteit en bekleding. Het zal daarom ook als regionale kering voldoen. Aanpassingen aan het buitentalud zijn daarom niet voorzien :A - Definitief ARCADIS 17

18 3.4 WATERKERENDE CONSTRUCTIE De keersluis is onderdeel van de regionale waterkering en wordt ingedeeld conform de Leidraad kunstwerken in een constructie type 1 (constructie die volledig zelfstandig de waterkerende functie moeten vervullen). Voor het ontwerp wordt uitgegaan van een referentieperiode van 100 jaar HOOGTE In de berekende hoogte van het dijklichaam is rekening gehouden met een hoger peil ten opzichte van de huidig peil van 0,6 meter (stijging waterstand randmeren + robuustheidstoeslag + waterstandoscillaties). De kerende hoogte van de sluis wordt minimaal m NAP. Aangezien het aangrenzende maaiveld hoger ligt dient nog onderzocht te worden of een hoger aangrijpingspunt van het bewegingswerk goedkoper is dan een diepere bewegingskelder STERKTE EN STABILITEIT De keersluis is onderdeel van de regionale waterkering en dient te voldoen aan de eisen uit de Leidraad Kunstwerken met een referentieperiode van 100 jaar. In deze fase zijn nog geen berekeningen voor de sterkte en stabiliteit opgesteld maar op basis van ervaring zijn de hoofdafmetingen bepaald. De ondergrond in de gebied is zeer grillig in zijn opbouw. Ter plaaste van de keersluis is een redelijke zandlaag aanwezig op het niveau van -13 m NAP. De keersluis zal worden gefundeerd op palen BETROUWBAARHEID SLUITING De keersluis wordt in de wintermaanden, het zogenaamde stormseizoen gesloten en kan niet worden gepasseerd door scheepvaart. De betrouwbaarheid sluiting is in de wintermaanden geborgd. De betrouwbaarheid van de sluiting moet voldoen aan bepaalde eisen en is in hoofdlijn afhankelijk van: Frequentie waarmee deze gesloten moet worden Kwaliteit/diepgang/omvang sluitprotocol/draaiboek incl. oefeningen Fysieke aspecten, waaronder al dan niet dubbele keermiddelen. Onderbouwing van toepassing van enkele of dubbele keermiddelen volgt uit de Leidraad Kunstwerken. Tijdens de zomermaanden is de kans aanwezig dat hoogwater optreedt. Hiervoor is een sluitregiem opgesteld: Keersluis geopend en biedt doorgang tot +0,3 m NAP Keersluis gesloten bij waterstanden > +0,3 m NAP (i.v.m. peilstijging door neerslag en havenvoorzieningen als steigers en boothuizen (zie ook Waterhuishouding en rioleringsplan Havenkwartier Zeewolde, Arcadis juli 2012 ) Waterveiligheid in geding bij +1,2 m NAP Vanuit de wet op de waterkering wordt alleen gekeken wanneer de waterveiligheid van het achterland in het geding is en is schade aan recreatievaart niet van toepassing op de betrouwbaarheid van niet sluiten van de wet op de waterkering. Vanuit de waterveiligheid dient de keersluis gesloten te zijn bij een waterstand van +1,2 m NAP. Gelet op het sluitregime en de overschrijdingskans betekent dit geen extra of nauwelijks extra kosten. 18 ARCADIS :A - Definitief

19 De taak van het Waterschap is om alle waterkerende kunstwerken eens per 6 jaar te toetsen of deze nog aan de eisen voldoen. De toets op betrouwbaarheid sluiting kan op een eenvoudige, gedetailleerde of geavanceerde methode plaatsvinden.. Bij de eenvoudige methode dienen aan de hand van 4 aspecten de constructie te worden getoetst. De 4 aspecten zijn: A. Hoogwater waarschuwingssysteem B. Procedure voor mobilisatie C. Procedure voor sluiting D. Bedrijfszekerheid van de sluitingsmiddelen Aspecten A t/m C zijn procedures en dienen door het waterschap i.o.m. de ontwerper te worden bepaald. De eisen onder aspect D dienen in het ontwerp te zijn opgenomen, de eisen zijn: Storingen dienen opgevangen te worden via handbediening of alternatief systeem Er is een tweede onafhankelijke set afsluitmiddelen Het keermiddel wordt minstens twee keer per jaar gecontroleerd en minstens 1x per jaar getest Het aanvarings- of aanrijdingsrisico is niet bijzonder hoog Gelet op het sluitregime en de overschrijdingskans van het open keer peil is bij de keersluis geen tweede set keermiddelen noodzakelijk. In overleg met het Waterschap is bepaald dat een tweede set door middel van een schotbalkkering wel in het ontwerp meegenomen wordt. Hiermee voldoet de keersluis aan de eisen van aspect D en kan de constructie zonder gedetailleerde of geavanceerde toets worden getoetst :A - Definitief ARCADIS 19

20 20 ARCADIS :A - Definitief

21 Bijlage 1 Uitvoer Promovera regionale waterkering ** Promovera voor het probabilistisch bepalen van (fictieve) kruinhoogten Versie 2.1 ** RIJKSWATERSTAAT : RIZA (AFD. WS-HYDRODYNAMICA) BLZ. : 1 MODEL : PromoVera (VERSIE 2.1) DATUM : ONTWERPCRITERIUM : GOLFOVERSLAG 1.00 l/sm BEREKEND MET METHODE TAW1997 WATERSTAND IS BEREKEND MET HET MODEL : WAQUA GOLFHOOGTE IS BEREKEND MET HET MODEL : BRETP MINIMALE WAAKHOOGTE: 0.00 m B E R E K E N I N G : DATUM : TIJD : WEERGAVE INGEVOERDE GEGEVENS **************************** GEBIED : Veluwerandmeren2006 LOCATIE : W1 Zeewolde PROFIELCODE : Zeewolde D X-COORDINAAT : Y-COORDINAAT : KRUINHOOGTE : 0.90 m NAP RICHTING NORMAAL : GRADEN TOV NOORD PROFIELKENMERKEN --> W1 Zeewolde ****************************************** DIJKPROFIELCOORDINATEN TALUDRUWHEIDS X Y FACTOR :A - Definitief ARCADIS 21

22 ****** TABEL OVERSCHRIJDINGSFREQUENTIES ****** TERUGKEERTIJD HYD. BELASTINGNIVEAU (jaren) (m. tov. NAP) ====================================================================== 22 ARCADIS :A - Definitief

23 RIJKSWATERSTAAT : RIZA (AFD. WS-HYDRODYNAMICA) BLZ. : 2 MODEL : PromoVera (VERSIE 2.1) DATUM : ONTWERPCRITERIUM : GOLFOVERSLAG 1.00 l/sm BEREKEND MET METHODE TAW1997 WATERSTAND IS BEREKEND MET HET MODEL : WAQUA GOLFHOOGTE IS BEREKEND MET HET MODEL : BRETP MINIMALE WAAKHOOGTE: 0.00 m ***** TABEL ONTWERPPUNTEN PER WINDRICHTING ***** FREQUENTIE WAARVOOR HET ONTWERPPUNT IS BEPAALD: 1/ 1000 GEGEVENS PER WINDRICHTING WAARVOOR HET HYDRAU- LISCH BELASTINGNIVEAU OPTREEDT: HYDRAULISCH BELASTINGNIVEAU BIJ DEZE FREQUENTIE: 1.19 m RICHT. WINDS. PEIL WATER GOLFH PIEKP. GOLFR.FREQ. TKT E E E E E E E E E E E E E E E E E E E E+06 ONTWERPPUNT (COMBINATIE WINDRICHTING-WINDSNELHEID- MEERPEIL MET GROOTSTE FREQUENTIE VAN OPTREDEN): RICHT. WINDS. PEIL WATER GOLFH PIEKP. GOLFR.FREQ. TKT E E+04 BETEKENIS GEGEVENS: - RICHT. = De windrichting in graden t.o.v. Noord - WINDS. = De ontwerp-windsnelheid in m/s - PEIL = Het ontwerp-meerpeil in m +NAP - WATER = De ontwerp-waterstand in m +NAP, zonder waakhoogte :A - Definitief ARCADIS 23

24 - GOLFH = De ontwerp-significante golfhoogte - PIEKP. = De ontwerp-golf(piek)periode - GOLFR. = De ontwerp-golfrichting in nautische conventie zoals voor de windrichting - FREQ. = De frequentiedichtheid van het ontwerppunt in keren per jaar - TKT = De bij de frequentiedichtheid horende terugkeertijd in jaren 24 ARCADIS :A - Definitief

25 Bijlage 2 Situatietekeningnr. 01-D :A - Definitief ARCADIS 25

26 26 ARCADIS :A - Definitief

27 Bijlage 3 Dwarsprofielentekeningnr. 01-D :A - Definitief ARCADIS 27

28 28 ARCADIS :A - Definitief

29 Bijlage 4 Tekening schutsluis versie 20 d.d. 23 juli :A - Definitief ARCADIS 29

30 30 ARCADIS :A - Definitief

31 Bijlage 5 Tekening keersluis versie 17 d.d. 23 juli :A - Definitief ARCADIS 31

32 32 ARCADIS :A - Definitief