Memo. 1 Inleiding. Aan Deon Slagter (Rijkswaterstaat Waterdienst) Aantal pagina's 14. Datum 07 janurai Final. Kenmerk ZKS-0001

Transcriptie

1 Memo Aan Deon Slagter (Rijkswaterstaat Waterdienst) Datum 07 janurai Final Van Claire van Oeveren Kenmerk ZKS-0001 Doorkiesnummer +31 (0) Aantal pagina's 14 claire.vanoeveren@deltares.nl Onderwerp KLZ- Suppletie strategie: Regionale advisering Vlieland Noord-Oost 1 Inleiding Deze analyse is uitgevoerd in het kader van het programma Kustlijnzorg van de Waterdienst. Binnen dit programma worden jaarlijks alle kustvakken doorgemeten en wordt de momentane kustlijnpositie vastgesteld. Op basis van een trendanalyse van deze gegevens berekent de Waterdienst de verwachte kustlijnpositie voor de volgende jaren, waarmee wordt bepaald of er in een bepaald gebied maatregelen getroffen moeten worden. Deze maatregelen werden tot nu toe uitgewerkt in een jaarlijks suppletieprogramma, waarbij per jaar een volume van 12 miljoen m 3 aan suppletiezand wordt verdeeld. Om de kostenefficiëntie te vergroten, is Rijkswaterstaat sinds momenteel bezig een 4-jarige suppletieprogramma op te stellen. Hierbij wordt voor een periode van 4 jaar een zandvolume van 8 miljoen m 3 per jaar in de programmering vooruit gepland. De toetsing zal nog steeds jaarlijks plaatsvinden, waarbij de resterende 4 miljoen m 3 zand per jaar ad hoc over de eventuele probleemgebieden kan worden verdeeld. Een regelmatig terugkerend gebied in het suppletieprogramma, en waarvoor daarom ook behoefte is aan een meerjarige suppletiestrategie, is het gebied aan de noordoost zijde van Vlieland, tussen Jarkus raaien 4700 en In dit gebied is al sinds enige tijd structurele erosie gaande, ondanks onderwater suppleties in 2001, 2005 en 2009 (zie Figuur 1).

2 Datum 07 januari Final Ons kenmerk ZKS-0001 Pagina 2/14 MOMENTANE KUSTLIJN (MKL) en te TOETSEN KUSTLIJN (TKL) Vlieland, raai: 4844, regressie vanaf jaar : 2001 t/m 2010,Toetsdatum: 01/01/2011 Niveaus = en 3.00 [m] N.A.P., BKL= [m], Zeewaartse grens= [m] MKL waarden Regressielijn BKL lijn Positie in [m] t.o.v. Raainulpunt Basiskustlijn TKL Tijd in jaren TKL = [m], Trend = [m/jr], A_regressie = [jr], St.Dev = [m], Jaar van snijden: Figuur 1. Structurele achteruitgang van de MKL positie ter hoogte van raai Door de ondiepte van de vooroever is het gebied bovendien moeilijk te bereiken met baggerschepen, waardoor de aanlegkosten van een onderwater suppletie relatief hoog zijn. Daarom heeft de Waterdienst aan Deltares gevraagd om te verkennen met welke mogelijke strategieën de structurele erosie in dit gebied voor een langere periode aangepakt kan worden. Allereerst is hiervoor een beknopte data-analyse uitgevoerd, aan de hand van historische kaarten (vanaf 1831) en de jaarlijkse Jarkus profielmetingen. Hiermee werd de morfologische ontwikkeling van het gebied globaal in kaart gebracht. Deze data-analyse vormde vervolgens de basis voor een workshop op 24 september De aanwezigen bij deze workshop waren (vanuit Deltares): Zheng Wang, Albert Oost en Claire van Oeveren. Vanuit de Waterdienst waren Deon Slagter en Quirijn Lodder aanwezig. Vanwege de complexiteit van het systeem was het niet mogelijk om aan de hand van een beknopte data-analyse het morfologische gedrag op langere termijn te kunnen voorspellen. De onderzoeksvraag is daarom tijdens de workshop in twee delen uitgewerkt: in eerste instantie hebben we verkend welke mitigerende maatregel op korte termijn genomen zou kunnen worden, om verdere achteruitgang voorlopig af te weren. Hieruit kwam naar voren dat een strandsuppletie op dit moment de minste onzekerheden met zich mee brengt. Door deze suppletie tot op grotere hoogte aan te leggen (bijvoorbeeld NAP + 4 of 4.5 m), kan er bovendien meer volume aan zand in het profiel worden aangebracht, om als zandbuffer te fungeren voor een langere periode. Daarnaast is nagedacht over het onderzoek dat nodig is voor dit gebied, zodat in de toekomst het suppletieprogramma verder vooruit gepland kan worden. De aanbevelingen hiervoor staan in hoofdstuk 4.

3 Datum 07 januari Final Ons kenmerk ZKS-0001 Pagina 3/14 Dit memo geeft een samenvatting van de uitkomsten van de data-analyse en de workshop. De structuur van het memo is als volgt: 1 Inleiding 2 Systeembeschrijving (200 jaar) 2.1 Historische ontwikkelingen van het zeegat 2.2 Gebiedsontwikkelingen afgelopen 40 jaar 2.3 Conclusies 3 Zoeken naar mitigerende maatregelen voor nu 3.1 Evaluatie van eerdere maatregelen 3.2 Verkenning van mogelijke nieuwe maatregelen 3.3 Conclusie & advies 4 Aanbevolen vervolgonderzoek 4.1 Uitgebreide data-analyse 4.2 Morfostatisch modelleren 4.3 Morfodynamisch modelleren 4.4 Kader voor Toegepast Onderzoek Kustbeheer en Kustbeleid

4 Datum 07 januari Final Ons kenmerk ZKS-0001 Pagina 4/14 2 Systeembeschrijving Het gebied tussen de raaien 4700 en 5000 (zie Figuur 2) bevindt zich op de overgang van een golf-gedomineerd systeem in het zuidwesten en een getij-gedomineerd systeem in het noordoosten. Het golfgedomineerde deel van de kust heeft een relatief uniform kustprofiel met 2 of meer zandbanken. Het getijgedomineerde systeem wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van een grote getijgeul (de Zuider Stortemelk) en een vloedschaar van deze geul. Op de overgang tussen de twee systemen is een bult in de kustlijn zichtbaar. Dit hoofdstuk beschrijft globaal de ontwikkelingen die in het verleden (circa 200 jaar) in dit gebied hebben plaatsgevonden. Kleinere nevengeul (vloedschaar van getijgeul) Getijgeul (Zuider Stortemelk) Overgang tussen golf-gedomineerd en getij-gedomineerd systeem Bult in de kustlijn, tussen 4800 en 5000 Aan zuidwest-zijde begrensd door gebied met relatief uniform kustprofiel met 2 (of meer) banken. Figuur 2. Kenmerken van het gebied op Vlieland noordoost, tussen de raaien 4700 en Historische ontwikkelingen van het zeegat (200 jaar) Bijlage A toont oude kaarten van het zeegat sinds 1831, waaraan de ontwikkeling valt af te leiden (bron: Rijkswaterstaat Waterdienst, 2010). Als we onderscheid maken tussen de periode vóór en na de bouw van de Afsluitdijk (aangelegd tussen ), kunnen we globaal de volgende morfologische ontwikkelingen opmerken:

5 Datum 07 januari Final Ons kenmerk ZKS-0001 Pagina 5/14 Periode (vóór de aanleg van de Afsluitdijk): Oriëntatie van het zeegat is noord-zuid, met de Boomkensdiep als hoofdgeul Vlieland bouwt zich oostwaarts uit en duwt daarmee ook de Vliestroom meer naar het oosten De Zuider Stortemelk vertoont kwispelgedrag (heen en weer zwiepen) De vloedschaar van de Zuider Stortemelk ontstond tussen 1866 en Aanleg strandhoofden Vlieland Oost, tussen 1853 en 1892 Periode : Bouw Afsluitdijk: dit veroorzaakt amplificatie van de getijslag binnenin de Waddenzee, waardoor de debieten door de zeegaten toenemen. De oriëntatie zeegat van NZ naar NW-ZO, waardoor Zuider Stortemelk steeds dominanter wordt, ten koste van Boomkensdiep. De Zuider Stortemelk komt dichter tegen het eiland te liggen Vliestroom graaft zich in en de oriëntatie van het zeegat wordt stabiel Vlielanderbalg ontwikkelt ten oosten van Vliesloot 2-geulen systeem onder eiland. L.P. Sha (1989) beschreef de invloed van de kustparallelle stroming, het golfgedreven transport, het getijprisma en de geometrie van de buitendelta op de oriëntatie van het zeegat. Kleinere zeegaten, met een relatief klein getijprisma, worden gedomineerd door de kustparallelle stroming, en vertonen een benedenstrooms georiënteerde asymmetrie (richting het oosten). Bij grotere zeegaten zorgt de interactie tussen de kustdwarse (getij) en de kustlangse (golf+getij) stroming voor een bovenstroomse oriëntatie van het zeegat (west- of zuidwaarts gericht). Dit is weergegeven in het diagram in Figuur 3. DOWN-drift Asymmetrical Ebb Delta decrease decrease increase + tidal prism geometric dimensions of ebb-tidal deltas longshore drift (wave-driven, net) increase + increase + decrease UP-drift Asymmetrical Ebb Delta Figuur 3. Schematisch diagram met de factoren die van invloed zijn op de morfologie van de eb-delta langs de Friese eilanden. Net wave induced longshore drift representeert de invloed van de golven, en Tidal prism representeert de invloed van de getijstromingen door het zeegat. De geometrische dimensies van de eb-delta worden vooral beïnvloed door het getijprisma en kunnen van invloed zijn op de relatieve importantie van de getijstromen en de golfgedreven stromen. (Uit: L.P.Sha, 1989)

6 Datum 07 januari Final Ons kenmerk ZKS-0001 Pagina 6/14 Vóór de Afsluitdijk was de oriëntatie van het zeegat benedenstrooms gericht, met de Boomkensdiep als hoofdgeul. De bouw van de Afsluitdijk zorgde vervolgens voor een amplificatie van de getijslag binnenin de Waddenzee en daarmee een vergroting van het getijprisma. De kustdwarse stroming werd dus steeds dominanter over de kustparallelle stroming, wat zou kunnen verklaren waarom de oriëntatie van het zeegat verdraaide naar bovenstrooms (richting het zuidwesten), en waardoor de Zuider Stortemelk steeds dominanter werd, ten koste van de Boomkensdiep. De bouw van de Afsluitdijk veroorzaakt ook een verschuiving van het faseverschil tussen het horizontale en het verticale getij, dat eveneens van invloed zou kunnen zijn op de oriëntatie van het zeegat. (Het faseverschil verschuift richting ½, behorend bij een gedempte staande golf.) Het effect hiervan zou in een nadere literatuurstudie beter kunnen worden onderzocht. [Sha & van den Berg, 1993] 2.2 Gebiedsontwikkelingen afgelopen 40 jaar De ontwikkelingen op de schaal van het interessegebied zijn geanalyseerd aan de hand van de jaarlijkse Jarkus profielmetingen, van de afgelopen 40 jaar. De belangrijkste bevindingen zijn hieronder samengevat. Bijlage B toont de figuren die tijdens de workshop zijn gepresenteerd. Grofweg konden we twee periodes onderscheiden: Periode 1969 (ca.) 1993: de Zuider Stortemelk blijft min of meer stabiel op zijn plek liggen de vloedschaar vertoont periodieke migratie landwaarts en zeewaarts, met een periode van ongeveer 10 jaar. De bult in de kustlijnpositie verplaatst iets naar het noordoosten (van raai 4850 naar 4900) en breidt zich uit De duinvoet verplaatst zich lokaal tientallen meters zeewaarts. Het strand en de vooroever blijven ongeveer op het zelfde niveau, terwijl de duinen steeds hoger worden. Hierdoor neemt (lokaal) de strandbreedte sterk af. Periode : De Zuider Stortemelk roteert naar de kust toe (met rotatiepunt ongeveer ter hoogte van raai 5100) en komt daardoor ten zuiden van raai 5100 dichter tegen de kust te liggen. De vloedschaar vertoont tot 2005 nog steeds hetzelfde periodieke gedrag, maar wordt steeds minder geprononceerd; het geulprofiel vlakt iets af. Na de suppleties in 2005 en 2009 is de vloedschaar tot ongeveer 900 meter uit de kust vrijwel volledig vol gesuppleerd. Aanzienlijke erosie ter plaatse van de bult in de kustlijn: de MKL positie rondom raai 4900 verplaatst zich circa 150 meter landwaarts. Ook de duinvoet positie verplaatst zich lokaal weer tientallen meters landwaarts. Aanzienlijke daling van het strand en de vooroever, terwijl de duinen nog steeds ophogen. Het droge strand profiel wordt hierdoor steeds steiler en de strandbreedte neemt verder af.

7 Datum 07 januari Final Ons kenmerk ZKS-0001 Pagina 7/ Conclusies In de laatste honderd jaar zijn grootschalige veranderingen bij het zeegat opgetreden, die geen onderdeel lijken uit te maken van het natuurlijke cyclische gedrag wat bij veel Waddeneilanden te zien is. Het lijkt daarom ook onwaarschijnlijk dat het systeem op lange termijn uit zichzelf weer (ongeveer) naar de oude staat zal terugkeren. Deze veranderingen hebben ook invloed gehad op het interessegebied, de noordoostelijke kust van Vlieland. De grote getijgeul (de Zuider Stortemelk) wordt dominanter en komt geleidelijk steeds dichter aan de kust te liggen. Bovendien verdraait de geul tegen de klok in naar een west-oost oriëntatie, en duwt daarmee ook de vloedschaar dichter tegen de vooroever aan. Hierdoor is er in het interessegebied veel interactie tussen de getijgedreven en de golfgedreven processen, waardoor het gebied een complex morfologisch gedrag vertoont. Een beknopte data-analyse zoals deze is een uitstekend hulpmiddel om een eerste inschatting te geven van de belangrijke processen, maar het is niet voldoende om het complexe gedrag te kunnen voorspellen. Om de respons van het systeem op verschillende ingrepen goed te kunnen voorspellen, is dus nader onderzoek nodig. In hoofdstuk 4 wordt hier een voorstel voor gedaan.

8 Datum 07 januari Final Ons kenmerk ZKS-0001 Pagina 8/14 3 Zoeken naar mitigerende maatregelen voor nu 3.1 Evaluatie van eerdere maatregelen Het betreffende gebied is diverse malen gesuppleerd: tweemaal op het strand en driemaal onder water. De kenmerken van de suppleties staan in de tabel hieronder samengevat. Tabel 1. Overzicht van de toegepaste suppleties in het gebied op Vlieland tussen 4700 en 5000 Jaar Locatie [km] Type Hoeveelheid [ *10 6 m 3 ] [ m 3 / m ] strand onder water strand onder water onder water Bijlage C toont, aan de hand van figuren, een beknopte evaluatie van de suppleties vanaf Hierin zijn de volgende kenmerken aangegeven: de verandering in de MKL positie 1 jaar en 2 jaar na de suppletie; waar de suppletie globaal terecht is gekomen (aangegeven door de gebieden met 1.5 m sedimentatie kort na het suppleren); de gebieden waar een jaar na de suppletie de meeste sedimentatie is opgetreden. De suppleties leidden lokaal wel tot een vooruitgang in de MKL positie, maar het resultaat was in het algemeen gering en van korte duur: de beoogde effectieve levensduur van 5 jaar werd in geen van de gevallen gehaald. In geval van de meest recente (en grootste) suppletie, in 2009, is in 2010 lokaal zelfs een versnelde achteruitgang in de MKL positie merkbaar. Bij deze onderwatersuppletie is de vloedschaar tot 900 m uit de kust dichtgestort. Gezien het negatieve effect van de suppletie, is het goed mogelijk dat de vloedschaar juist verantwoordelijk was voor veel zandtransport naar de kust toe. Anderzijds, zal het water dat voorheen door de vloedschaar stroomde een nieuwe weg zijn gaan zoeken. Het is dus ook mogelijk dat het water daardoor dichter langs het strand is gaan stromen, en daar een toename in de erosie heeft veroorzaakt. Het plaatselijk dichtgooien van de geul zou dus juist kunnen hebben bijgedragen aan de versnelde achteruitgang. De aanzienlijke sedimentatie in de Zuider Stortemelk en de vooruitgang van de kustlijn in het gebied direct ten noordoosten van de suppletie (vanaf raai 4900) in 2010, doet vermoeden dat een deel van het gesuppleerde zand in noordoostelijke richting is getransporteerd. 3.2 Verkenning van mogelijke nieuwe maatregelen Samenvattend kan worden geconcludeerd dat de onderwatersuppleties in dit specifieke systeem onvoldoende effectief zijn geweest voor de handhaving van de kustlijn. In een brainstormsessie tijdens de workshop hebben we daarom een scala aan alternatieve mogelijke maatregelen verkend en beoordeeld. De tabel op de volgende pagina geeft een samenvatting van de verschillende alternatieven die zijn besproken en de mogelijke voor- en nadelen ervan.

9 Datum 07 januari Final Ons kenmerk ZKS-0001 Pagina 9/14 Tabel 2. Samenvatting brainstorm-sessie over de mogelijke maatregelen voor op korte termijn Maatregel Advies voor nu? Uitleg 1. (voorlopig) geen actie ondernemen - De BKL is op veel plaatsen al overschreden en er bevinden zich een strandopgang en een camping direct ten noordoosten van het gebied. Daarnaast is het voor het draagvlak van de eilandbewoners beter om niet (al te lang) af te wachten. 2. onderwater suppletie - Eerdere onderwater suppleties hebben te weinig effect gehad, bovendien zijn onderwater suppleties relatief kostbaar in dit gebied, vanwege de ondiepte, of komen deze te ver van de kustlijn te liggen om op korte termijn nog effectief te zijn. 3. onderwater suppletie, bovenstrooms t.o.v. het netto kustlangse transport - Dit zou iets kunnen helpen, maar gaat wel ten koste van de effectiviteit per m 3, omdat niet al het volume op de juiste plaats terecht zal komen. Bovendien is hiervoor eerst meer inzicht nodig in de netto en bruto transportrichtingen. 4. strandsuppletie, regulier (tot NAP + 3m) of met grotere aanleghoogte + Dit alternatief heeft het voordeel dat de suppletie direct effectief en zichtbaar is (draagvlak!). De meestal hogere kosten voor een strandsuppletie zullen relatief meevallen ten opzichte van de toch al hogere kosten van een onderwatersuppletie in dit gebied. Een reguliere strandsuppletie wordt meestal aangelegd tot een hoogte van NAP+3m. Het nadeel hiervan kan zijn dat er minder volume per strekkende meter aan het profiel kan worden toegevoegd. De bijdrage aan het totale BKL volume is dan gering, waardoor het effect van korte duur kan zijn. Dit kan worden opgelost door de suppletie hoger aan te leggen, op bijvoorbeeld NAP +4 m. Naast het voordeel dat meer volume kan worden toegevoegd, ligt de bovenkant van de suppletie dan op een niveau waar het water alleen onder zware condities zal komen. Hierdoor heeft de suppletie naar verwachting een langere levensduur.

10 Datum 07 januari Final Ons kenmerk ZKS-0001 Pagina 10/14 Maatregel Advies voor nu? Uitleg 5. morfologisch baggeren (bijv. het verleggen van een geul) - Hoewel dit mogelijk succesvol zou kunnen zijn, is hiervoor allereerst meer inzicht vereist in de morfologische processen en de mogelijke ontwikkelingen ten gevolge van zo n ingreep. Daar komt bij dat: morfologisch baggeren relatief duur is, vanwege het benodigde maatwerk het niet past binnen het huidige beleid omtrent het handhaven van het kustfundament (er wordt namelijk geen zand van buiten het kustfundament toegevoegd). deze methode bij een pilot bij Onrustpolder in Zeeland zich nog niet als effectief heeft bewezen. 6. morfologisch suppleren (bijv. het verder dichtgooien van de vloedschaar) - In 2009 is de vloedschaar al tot 900 meter uit de kust dichtgegooid, wat uiteindelijk lokaal tot een versnelde erosie heeft geleid. Dit doet vermoeden dat de geul juist verantwoordelijk was voor transport naar de kust toe of dat het water meer over het strand stroomt, waardoor het strand verlaagd. Het verder dichtgooien van de geul zal dan alleen nog maar verdere nadelige gevolgen kunnen hebben. Bovendien bestaat de kans dat er een nieuwe vloedschaar ontstaat op een ongunstige locatie. 7. suppleren met een ander (zwaarder) materiaal - Dit kan lokaal een positief effect opleveren, maar introduceert mogelijk juist weer nieuwe problemen op de randen van het gesuppleerde gebied. Daarnaast kan het materiaal nadelige gevolgen hebben voor de ecologie en voor de zwemveiligheid. 8. harde oeverbescherming (zoals bij Eierlandse dam) - Hiervoor gelden dezelfde bezwaren als voor het suppleren met een ander materiaal. Het risico bestaat dat de problemen zich alleen maar zullen verplaatsen naar een andere locatie. 3.3 Conclusie & advies Het merendeel van de alternatieven waarbij onder water wordt gesuppleerd brengt (nog) veel onzekerheden met zich mee. Daarom hebben we tijdens de workshop geconcludeerd dat een strandsuppletie op dit moment de beste oplossing zou zijn. Door de suppletie bovendien een grotere aanleghoogte te geven (bijvoorbeeld NAP + 4 of 4.5 m), kan er bovendien meer volume aan zand in het profiel worden aangebracht, waardoor de levensduur van de suppletie naar verwachting wordt verlengd.

11 Datum 07 januari Final Ons kenmerk ZKS-0001 Pagina 11/14 Voor alle alternatieven waarbij de morfologie essentieel wordt gewijzigd (morfologisch baggeren en morfologisch suppleren), geldt dat er momenteel nog onvoldoende inzicht is in de morfologische processen en de mogelijke ontwikkelingen ten gevolge van zo n ingreep. De haalbaarheid van dergelijke oplossingen zal dus eerst beter moeten worden onderzocht, voordat ze worden toegepast. In het volgende hoofdstuk wordt hier verder op ingegaan. Naar aanleiding van het advies uit de workshop heeft de Waterdienst een conceptsuppletieontwerp opgesteld voor het gebied. Dit ontwerp is terug te vinden in bijlage D.

12 Datum 07 januari Final Ons kenmerk ZKS-0001 Pagina 12/14 4 Aanbevolen vervolgonderzoek 4.1 Uitgebreide data-analyse Het uitbreiden van de data-analyse naar alle overige zeegaten in de westelijke Waddenzee, geeft niet alleen extra inzicht in de overeenkomsten, maar ook in de onderlinge verschillen in de morfologie rondom de zeegaten. Ook in de literatuur is hier al veel over beschreven. De achterliggende reden voor eventuele verschillen in de morfologie kan belangrijke informatie bevatten over waarom in een bepaald gebied specifieke problemen ontstaan, terwijl deze in een ander gebied niet aan de orde zijn. Vraagstukken die hierbij een rol kunnen spelen zijn bijvoorbeeld: oriëntatie van het zeegat morfologische veranderingen sinds de bouw van de Afsluitdijk veranderingen aan zeezijde en eilandzijde periodieke veranderingen menselijke ingrepen 4.2 Morfostatisch modelleren Met een morfostatisch model worden het zandtransport en de initiële morfologische veranderingen (erosie en sedimentatie) gemodelleerd. De terugkoppeling van het effect van deze bodemveranderingen op de hydrodynamica wordt niet in rekening gebracht. Het voordeel hiervan is dat er maar één hydrodynamische berekening nodig is, wat veel rekentijd scheelt. Het model is alleen niet in staat te voorspellen hoe een systeem zich over een langere termijn (orde > jaren) zal ontwikkelen; hiervoor moeten de bodemveranderingen kunnen inwerken op de hydrodynamica. Desalniettemin kan zo n model waardevolle informatie geven over de initiële respons van het systeem. Een gekalibreerd morfostatisch model kan daarom erg geschikt zijn voor een eerste verkennende analyse, vooral bij berekeningen van ingrepen waarbij de morfologie niet essentieel veranderd (zoals een reguliere suppletie). Er zou hierbij kunnen worden gekeken naar: stroomsnelheden in de geulen verschillen tussen stroomsnelheden bij eb en vloed de richting en de grootte van de bruto en netto transporten, zowel voor de uitgangssituatie als voor het suppletie scenario faseverschillen tussen het horizontale en het verticale getij. Uit onderzoek blijkt dat de oriëntatie van de buitendelta gerelateerd is aan deze faseverschillen. faseverschillen tussen verschillende geulen belang van golven en getij voor het zandtransport initiële respons op mogelijke maatregelen

13 Datum 07 januari Final Ons kenmerk ZKS-0001 Pagina 13/ Morfodynamisch modelleren Met een morfodynamisch model worden ook de interacties tussen morfologische en hydrodynamische veranderingen in rekening gebracht. Hiermee kan de respons van het systeem op een ingreep over een langere termijn voorspeld worden. Dit soort berekeningen is vooral nuttig in geval van ingrepen waarbij een essentiële wijziging in de morfologie wordt aangebracht, zoals het dichtgooien of verleggen van een geul. Morfodynamische berekeningen zijn daarentegen vrij zware berekeningen, vooral als een lange periode doorgerekend moet worden (meerdere jaren). Een dergelijk model is daarom vooral geschikt voor een later stadium in het onderzoek, als de invloed van een specifieke ingreep in detail moet worden bepaald. 4.4 Kader voor Toegepast Onderzoek Kustbeheer en Kustbeleid In de afgelopen periode is een gezamenlijk kader voor het Toegepast Onderzoek Kustbeheer en Kustbeleid opgesteld. Hierin zijn de onderwerpen benoemd die in de aankomende jaren centraal staan. Eén van de onderwerpen is de morfodynamiek van de Waddeneilanden (zie tekstblok hieronder). Kader voor Toegepast Onderzoek Kustbeheer en Kustbeleid Onderwerp Morfodynamiek van Waddeneilanden en Deltakust De morfodynamiek van de eilanden in het Wadden- en Deltagebied is slechts globaal bekend. Vooral voor de langere tijdschalen bestaat er een fragmentarisch beeld en zijn er nauwelijks inzichten in sturende processen en mechanismen. Daarnaast geven de huidige eilanden een beperkt beeld omdat kenmerkende landschappen ontbreken als gevolg van ingrijpende veranderingen in het verleden, zoals de aanleg van stuifdijken en de inpoldering van kwelders, schorren en slikken. Er is een wezenlijke behoefte aan inzicht in de natuurlijke variatie in de morfologie van de eilanden over een periode van decennia. De relatie met ontwikkelingen in de zeegaten en op de buitendelta s moet daarbij meegenomen worden. De cyclische ontwikkelingen in de zeegaten leiden tot grootschalige cycli in de ontwikkeling van de kusten van de aangrenzende eilanden. Zo leiden cyclische veranderingen in het geulpatroon in het zeegat bijvoorbeeld tot het aanlanden van zandbanken op het stroomafwaartse eiland, waardoor horizontale zandgolven langs de eilandkust ontstaan. Deze cycli hebben per eiland verschillende perioden. Het huidige gebrek aan onderscheid tussen (langjarige) cyclische ontwikkelingen en structurele veranderingen leidt mogelijk tot inefficiënt beheer van de eilandkusten. Een belangrijke hypothese die getoetst moet worden is: De ontwikkeling van eilandkusten wordt gestuurd door ontwikkelingen op de aangrenzende buitendelta s. Eén van de producten is: Een overzicht van de natuurlijke variatie in kustlijnposities over de tijd; dit is een basis voor zinvolle (want niet door periodieke uitbouw en erosie verstoorde) definitie van de BKL. Op basis van (1) dit kader, (2) de speerpunten van de Waterdienst en (3) specifieke regionale vragen, wordt het werkplan 2011 voor TO Kustbeheer opgesteld. Er moet nog worden vastgesteld welke specifieke onderwerpen en welke concrete casussen prioriteit krijgen voor uitvoering in 2011.

14 Datum 07 januari Final Ons kenmerk ZKS-0001 Pagina 14/14 Referenties Rijkswaterstaat Waterdienst (Ernst Lofvers), maart 2010, Havenstrand Vlieland in breder perspectief. L.P. Sha, Variation in ebb-delta morphologies along the west and east Frisian islands, The Netherlands and Germany. Marine Geology, 89, pp L.P.Sha en J.H. van den Berg, 1993, Variation in ebb-tidal geometry along the coast of the Netherlands and the German Bight Kopie aan Jebbe van der Werf, Ankie Bruens Bijlage(n) A. Historische ontwikkeling van het zeegat B. Gebiedsontwikkelingen Vlieland noordoost C. Korte evaluatie onderwatersuppleties D. Concept-suppletieontwerp

15 A Historische ontwikkeling zeegat De volgende figuren (inclusief lijnen en bijschriften) zijn overgenomen uit het document Havenstrand Vlieland in breder perspectief (Ernst Lofvers, Rijkswaterstaat Waterdienst, 2010). De lijnen in de figuren duiden op de positie van de geulen. In de eerste figuur hieronder zijn de namen toegevoegd van de belangrijkste geulen en platen, waarnaar wordt verwezen in de tekstkaders. In enkele andere figuren zijn extra lijnen en tekstkaders toegevoegd, om de vloedschaar van de Zuider Stortemelk aan te duiden. Uit: Havenstrand Vlieland, in breder perspectief (Rijkswaterstaat Waterdienst, 2010) Boomkensdiep Noordsvaarder Vliestroom Zuider Stortemelk Vliesloot Richel A-1

16 Uit: Havenstrand Vlieland, in breder perspectief (Rijkswaterstaat Waterdienst, 2010) A-2

17 Uit: Havenstrand Vlieland, in breder perspectief (Rijkswaterstaat Waterdienst, 2010) Ontstaan vloedschaar van Zuider Stortemelk! A-3

18 Uit: Havenstrand Vlieland, in breder perspectief (Rijkswaterstaat Waterdienst, 2010) A-4

19 Uit: Havenstrand Vlieland, in breder perspectief (Rijkswaterstaat Waterdienst, 2010) Vlielander balg Vloedschaar Zuider Stortemelk meer kustparallel A-5

20 Uit: Havenstrand Vlieland, in breder perspectief (Rijkswaterstaat Waterdienst, 2010) Vloedschaar Zuider Stortemelk draait nog verder kustparallel Vloedschaar draait weer parallel aan de Zuider Stortemelk A-6

21 B Gebiedsontwikkelingen Vlieland noord-oost In onderstaande figuren zijn de jaarlijkse Jarkus profielen weergegeven van 1969 tot Voor de lijnen geldt een kleurenschaal van donkerblauw naar donkerrood, waarbij donkerblauw de oudste meting voorsteld en donkerrood de meest recente meting. B.1 Zuider Stortemelk (periode ) Raaien 4800 tot 5100: positie ± stabiel eerste 20 jaar, daarna migratie landwaarts. Raaien 5100 en verder ten oosten: positie ± stabiel eerste 20 jaar, daarna migratie zeewaarts. B-1

22 B.2 Kleine geul (vloedschaar) (periode ) migratie landwaarts tot ± m t.o.v. de positie in 1969 (periode ) migratie zeewaarts, houdt aan tot 1994 rond 1991 passeert geul de 1969-positie. (periode ) vanaf 1991: erosie aan geulwand landzijde & afvlakking van het kustprofiel vanaf 1994: aanhoudende erosie resulteert uiteindelijk in landwaartse migratie (periode ) Na vooroeversuppleties in 2001, 2005 en met name 2009, is de geul boven raai 4800 vrijwel volledig verdwenen. B-2

23 B.3 Strand en duinen ( ) Strand en Duinen Lokaal aanzienlijke ophoging van de duinen, i.c.m. aanzienlijke erosie op het strand. Duinprofiel steeds steiler Aanvankelijk vooruitgang van duinvoet, daarna achteruitgang en verdere ophoging duinen. De grafieken op de volgende pagina laten de ontwikkeling zien van de duinvoetpositie en de strandbreedte, voor een aantal raaien langs het interessegebied. De positie van de duinvoet is hierbij gedefinieerd als het snijpunt van het profiel met het niveau van NAP+3 m. De strandbreedte is de breedte van het gebied tussen de duinvoet en het snijpunt met het niveau van gemiddeld hoogwater (ongeveer NAP+0.78 m). B-3

24 Duinvoet positie Strandbreedte B-4

25 B.4 Kustlijnpositie MKL positie MKL positie in 1969 BKL positie B-5

26 B.5 Samenvatting ontwikkelingen In onderstaande figuur is de de bodemligging van 1969 (blauwe lijnen) en de bodemligging in 2010 (rode lijnen) van het gebied te zien. Samenvattend hebben globaal de volgende ontwikkelingen plaatsgevonden: De grote geul langzaam iets dichter naar kust gedraaid De kleine geul boven raai 4800 vrijwel volledig verdwenen a.g.v. suppleties Het profiel onder water afgevlakt en lokaal lager komen te liggen Het profiel boven water steiler en lokaal hoger komen te liggen B-6

27 C Korte evaluatie onderwatersuppleties C suppletie MKL positie in 2002 en 2003: o achteruitgang: ten oosten van raai 4850 o vooruitgang: tussen raaien 4700 en 4850 (waarschijnlijk voornamelijk als gevolg van strandsuppletie), maar effect is gering in 2002 en 2003 enige depositie in Zuider Stortemelk ca 0.5 Mm 3 op strand tussen (lijkt vooral tussen 4700 en 4900 te liggen) kustlangse positie [raai nummer] ca. 1 Mm 3 onder water tussen kustdwarse positie [m zeewaarts vanaf strandpaal] C-1

28 C suppletie MKL positie in 2006 en 2007: o achteruitgang: positie ten westen van raai 4850 o lichte vooruitgang: tussen raaien 4850 en 4950, maar effect is gering o vooruitgang: MKL positie ten oosten van raai 4950 in 2007 veel depositie ten oosten van het gebied en in de Zuider Stortemelk ca. 1.2 Mm 3 onder water tussen /+ kustlangse positie [raai nummer] kustdwarse positie [m zeewaarts vanaf strandpaal] C-2

29 C suppletie kleine geul tot ca. 900m uit de kust dichtgegooid MKL positie in 2010: o weinig effect: tussen 4700 en 4800 o achteruitgang: tussen 4800 en 4900 o vooruitgang: ten oosten van 4900 in 2010 veel depositie ten oosten van het gebied en in de Zuider Stortemelk + kustlangse positie [raai nummer] 0 ca. 2 Mm 3 onder water tussen (vooral tussen 4700 en 4900) kustdwarse positie [m zeewaarts vanaf strandpaal] C-3

30 D Concept-suppletieontwerp Het volgende document is afkomstig van de Waterdienst en bevat het conceptsuppletieontwerp voor het gebied op Vlieland, tussen raaien 4600 en Het ontwerp is opgesteld door Quirijn Lodder (Waterdienst) en Claire van Oeveren (Deltares) op 1 oktober D-1

31 Locatie: Vlieland, raai 4600 tot 5100 Versie: 1.0 Gemaakt door: Quirijn Lodder en Claire van Oeveren Aanpassingen: Stap 2: Potentiële suppletie: overschreden raaien (2011 in tekst, 2013 en 2017 in figuur) Locatie Google Earth Matthijs plaatjes

32 Grote geul, Zuiderstortemelk Kleine geul Overschrijdingen 2011, 2013, 2017, evt met interim BKL bij versterkingen

33 Tussen raai 4681 en 4988 treden tussen en 2017 overschrijdingen van de BKL op. Raaien 4718 en 4988 zijn reeds in 2010 overschreden. Representatieve erosie over profiel Sterkere erosie op dieper water da n in BKL zone De erosie treedt met name op in het diepere deel van het profiel. Voor de compensatie van de optredende erosie zijn de trend voor het diepere deel van het profiel sturend. De erosie varieert tussen de -100 en -300 m 3 /m. Volledige compensatie van erosie is waarschijnlijk moeilijk gezien de forse erosie. Structurele erosie of tijdelijk? Uit de analyse van Deltares 2010 (Claire) blijkt dat de erosie in ieder geval op de tijdschaal van enkele decaden als structureel moet worden beschouwd. Op basis van het verleden lijkt het systeem een cycliciteit te bevatten van orde 15 jaar. Op basis van deze cycliciteit zou autonoom herstel binnen een jaar of 10 kunnen plaats vinden. Echter het is de vraag of de voorgaande suppleties van 2005 en 2009 (geulbodemsuppletie) dit cyclisch gedrag hebben doorbroken of vertraagd. Voor het programma moet de optredende erosie als structureel worden beschouwd. Morfodynamiek/Oorzaak overschrijdingen? Het gebied ligt op de overgang van een golf gedomineerd naar een getij gedomineerd systeem. Locaal verwachten we dat met name het getij dominant is. De locale morfologie wordt gestuurd door de migratie van 2 kustlangse geulen. Deze geulen veroorzaken de erosie op de vooroever. Van de twee geulen is de grootste, de Zuider stortemelk, dominant en lijkt de kleinere geul richting de kust te duwen. In 2009 is de geulbodem van de kleinere geul gesuppleerd. Vooralsnog heeft dat een negatief effect gehad op het volume in de BKL schijf. In de onderstaande figuur is de suppletie van 2009 te zien als het verschil tussen bovenste (2010) en onderste rode lijn (2008).

34 Overige bijzonderheden/beschrijving locatie Handhaving van de BKL is op deze locatie altijd al moeilijk geweest. De opeenvolgende suppleties hebben vaak een beperkt effect gehad of waren snel weer verdwenen. Stap 3: Suppletie wenselijk (aanvullen RD)? Functies kust en achterland Het gehele gebied bestaat uit Natura 2000 en Vogelhabitatgebied. Het betreft een gebied met een recreatieve functie. De recreatieve functie neemt toe van raai 4700 richtig Bij raai 5000 liggen de duinovergangen van het recreatieterrein bij strandhotel Seeduyn. Bestuurlijke afspraken Geen specifieke bestuurlijke afspraken van toepassing. Suppletiegeschiedenis o 1997, strand, m 3 o 2001, vooroever en strand, m 3 o 2005, vooroever, m 3 o 2009, vooroever, m 3 Reeds geplande suppleties o Geen Conclusie wel of niet suppleren o Wel suppleren Gezien de structurele erosie en de matige tot negatieve effecten van de onderwatersuppletie 2009 en de gebruiksfuncties in het gebied stellen we voor een suppletie te plannen. Stap 4: Uitwerken suppletie

35 Locatie kustlangs (raaien) o 4663 tot 5005, de raaien 5000 tot 5100 liggen ruim zeewaarts en hebben een uitbouwende trend. Volume o Voor volledige compensatie van de optredende erosie is 7.9Mm 3 nodig. Dit grote suppletievolume wordt veroorzaakt door de sterkte erosie trend op dieper water in verhouding tot de trend in de BKL schijf. Bij alleen compensatie van de erosie in de BKL schijf is 0.8 Mm 3 nodig. o Bij aanleg hoogte, 3.5+ NAP en banket 40 meter: 0.9 Mm 3 o Bij aanleg hoogte, 4+ NAP en banket 40 meter: 1.2 Mm 3 o Bij aanleg hoogte, 5+ NAP en banket 40 meter: 1.5 Mm 3 Voorstel 1.2 Mm 3 Lengte o 3600 meter M3/m o Bij 1.2 M Mm 3 gemiddeld 320 m 3 /m o Niet kustlangs uniform indicatie verdeling

36 Kuubs per strek benodigd obv BKL schijf Ontwerp 3.5+ Ontwerp 4+ Ontwerp Type suppletie o Strand Jaar van uitvoering o 2012 Uitvoeringsperiode (1/2/3 jarig) o Voorstel 1 jarig, 2 jarig kan eventueel ook Ontwerp Kosten o Bij aanleg hoogte, 3.5+ NAP en banket 40 meter: 0.9 Mm 3 : 7.5 Meuro o Bij aanleg hoogte, 4+ NAP en banket 40 meter: 1.2 Mm 3 : 9.2 Meuro o Bij aanleg hoogte, 5+ NAP en banket 40 meter: 1.5 Mm 3 : 12.3 Meuro Ecologie Doel suppletie o Compenseren opgetreden erosie in BKL zone met aanvulling voor erosie op dieper water rond de raaien Erosie compensatie met een levensduur van 4 jaar. Conclusie: Suppleren ja Type/hoeveelheid: strand, voorstel 1.2 Mkuub Jaar van uitvoering, 2012, 2013

37 Verwachte kosten, 6.9 Meuro Resterende vragen en wie/wanneer o De strandsuppletie is waarschijnlijk niet voldoende voor langdurige handhaving BKL. De strandsuppleties uit het verleden waren vrij snel geërodeerd. Met een suppletie op +5 NAP kan een buffer worden aangelegd. Echter een suppletie in deze vorm past beperkt bij de natuurlijke situatie, dit zal besproken moeten worden met de regio.