Hydraulische beoordeling nieuwe waterkering Alexander, Roermond. WAQUA-simulaties ten behoeve van Waterwetaanvraag

Transcriptie

1 nieuwe waterkering Alexander, Roermond WAQUA-simulaties ten behoeve van Waterwetaanvraag i

2 Datum 17 maart 2014 Status Concept, versie 0.2 Project P Naam Paraaf Datum Auteur Drs. R.C. Agtersloot Reviewer Drs. H. Bouwmeester Vrijgave i

3 Inhoud 1 Achtergrond Inleiding Doel Uitgangspunten en randvoorwaarden Leeswijzer De basisgegevens Het WAQUA-model Maas20m_km046_093_5-v Nieuwe waterkering Alexanderhaven Beschrijving van de nieuwe waterkering Modellering van de nieuwe waterkering Beoordeling conform RBK Beschrijving hydraulische effecten Waterstandseffecten van de nieuwe waterkering Stroomsnelheidseffecten van de nieuwe waterkering Effecten op de dwarsstroming van de nieuwe waterkering Morfologische effecten van de nieuwe waterkering Conclusies Referenties Figuren Figuur 1-1 Voorstel nieuwe waterkering (lichtblauw vlak) Alexander haven, Roermond... 2 Figuur 2.1 1/250 waterstand (m+nap) in de referentiesituatie (BenO13_5-v1)... 4 Figuur 2.2 1/250 stroombeeld (m/s) in de referentiesituatie (BenO13_5-v1)... 5 Figuur 3-1 Ontwerptekening nieuwe kering Alexanderhaven... 6 Figuur 3-2 Modellering waterkering als hoogwatervrij vlak... 7 Figuur 5-1 Waterstandsverschil (m) 1/250 situatie Figuur 5-2 Waterstandsverschil > 1 mm, 1/250 situatie Figuur 5-3 Waterstandsverschil (m) 1/1250 situatie Figuur 5-4 Waterstandsverschil > 1 mm, 1/1250 situatie Figuur 5-5 Waterstandsverschil (mm) in de as van de rivier Figuur 5-6 Stroomsnelheidsverschil (m/s) 1/250 situatie Figuur 5-7 Stroomsnelheidsverschil (m/s) 1/1250 situatie Figuur 5-8 Stroomsnelheidsverschil (m/s) bij 800 m 3 /s Figuur 5-9 Stroomsnelheidsverschil (m/s) bij 1200 m 3 /s Figuur 5-10 Stroomsnelheidsverschil (m/s) bij 2000 m 3 /s ii

4 1 Achtergrond 1.1 Inleiding In het kader van de ontwikkeling van Jazzcity in Roermond dient de huidige waterkering in de Alexanderhaven te worden verlegd. Het ontwerp gaat uit van een nieuwe waterkering die in de Alexanderhaven komt te liggen, zie Figuur 1-1. In januari 2014 is een eerste beoordeling gemaakt van de haalbaarheid van zo n waterkering. Op basis van een quickscan naar de hydraulische effecten (Agtersloot, 2014b) is geconcludeerd dat dit ontwerp voor een groot deel voldoet aan het Rivierkundig Beoordelingskader (RBK) zoals dit is beschreven in (RWS, 2009). Er werd geadviseerd om een kleine wijziging in het ontwerp op te nemen waardoor de hydraulische effecten zouden verminderen. Ook andere onderzoeken (rivierkundig, milieukundig etc.) leverden ook een go op voor dit ontwerp. Op basis van de verschillende onderzoeken heeft Waterschap Roer en Overmaas geconcludeerd dat het ontwerp verder moet worden uitgewerkt en geoptimaliseerd. Deze uitwerking heeft plaatsgevonden en het nieuwe ontwerp (zie Figuur 1-1) wordt nu getoetst conform het RBK. Voorliggende rapportage is de beschrijving van deze toetsing. Figuur 1-1 Voorstel nieuwe waterkering (lichtblauw vlak) Alexander haven, Roermond 1.2 Doel De inhoudelijke doelstelling van dit project luidt: 1) Wat is het hydraulische effect van de nieuwe waterkering in de Alexanderhaven, Roermond, zowel in de as van de rivier als in het winterbed van de Maas? 2) Op welke wijze moeten wezenlijke negatieve effecten worden gemitigeerd? 2

5 1.3 Uitgangspunten en randvoorwaarden In het project zijn de volgende uitgangspunten gehanteerd: 1) Er is gebruik gemaakt van het nieuwe Waterwet-deelmodel van de Maas (Agtersloot, 2014a) tussen rkm s 46-93, gebaseerd op de BenO13_5-v1 basisgegevens. Dit model is beschikbaar gesteld door Deltares. 2) De simulaties zijn uitgevoerd met WAQUA-versie 2012, patch 22. 3) Voor de simulaties in het kader van de Waterwet is gebruik gemaakt van de randvoorwaarden van het Waterwet-deelmodel, aangevuld met randvoorwaarden voor situaties met lagere afvoeren. 1.4 Leeswijzer In Hoofdstuk 2 wordt een beschrijving gegeven van de gebruikte basisgegevens (rekenrooster, randvoorwaarden, WAQUA-versie etc.) en de hydraulische resultaten in de huidige situatie en de actualisatie in zowel een 1/250 als een 1/1250 situatie. Hoofdstuk 3 beschijft de modellering van de nieuwe waterkering in Baseline. De korte beschrijving van de toetsing van het RBK wordt gemaakt in Hoofdstuk 4. Hoofdstuk 5 bevat vervolgens de figuren en tekstuele toelichting op de toetsing van Hoofdstuk 4. In Hoofdstuk 6 worden de conclusies besproken en aanbevelingen gedaan. 3

6 2 De basisgegevens 2.1 Het WAQUA-model Maas20m_km046_093_5-v1 Het gebruikte WAQUA-model is beschikbaar gesteld door Deltares. Het model is een beschrijving van de Maas en haar winterbed tussen Grevenbicht en Beesel. Het is gebaseerd op het 20-meter rekenrooster van de Maas (maas20m_km046_093_5-v1.rgf) wat een verfijning is van het volledige Maasrooster (maas40m_5.rgf). De hydraulische beschrijving van het model wordt gegeven in (CSO, 2013) en (Agtersloot, 2014b). De geometrische gegevens waarop het model is gebaseerd zijn in 2012 opgenomen en aangevuld met vergunde situaties (bijvoorbeeld het eindbeeld van de projecten Grensmaas en Zandmaas van RWS Maaswerken). Simulaties ten behoeve van de Waterwet worden uitgevoerd in twee stationaire situaties met een afvoer van 3422 (1/250 situatie) respectievelijk 4018 m 3 /s (1/1250 situatie). Bij deze afvoer is de waterstand in de Alexanderhaven (rkm 80) 21,32 m+nap (1/250 situatie) respectievelijk 21,98 m+nap (1/1250 situatie). De 1/250 situatie is de maatgevende situatie qua waterstanden en voor deze situatie laat Figuur 2.1 de berekende waterstanden zien. De stroomsnelheden in deze situatie worden getoond in Figuur 2.2. Alexanderhaven, Roermond Figuur 2.1 1/250 waterstand (m+nap) in de referentiesituatie (BenO13_5-v1) 4

7 Alexanderhaven, Roermond Figuur 2.2 1/250 stroombeeld (m/s) in de referentiesituatie (BenO13_5-v1) 5

8 3 Nieuwe waterkering Alexanderhaven 3.1 Beschrijving van de nieuwe waterkering In het referentiemodel is de nieuwe waterkering in de Alexanderhaven opgenomen. De nieuwe waterkering steekt vanaf de huidige kering 10 meter de Alexanderhaven in. Het vlak wordt begrensd door damwanden om de belemmering voor de stroming zo klein mogelijk te houden. In Figuur 3-1 is het ontwerp van de waterkering opgenomen (n.b. omdat er nog geen formele tekening van het nieuwe ontwerp beschikbaar is wordt hier het oude ontwerp van januari 2014 getoond. In dit ontwerp is de kade circa 25 meter breed in plaats van 10 meter. In de modellering is uitgegaan van een breedte van 10 meter.). Figuur 3-1 Ontwerptekening nieuwe kering Alexanderhaven 6

9 3.2 Modellering van de nieuwe waterkering Voor de modellering van deze waterkering is door RWS Zuid-Nederland aangegeven dat dit moet geschieden door middel van een hoogwatervrij vlak. Dit is een conservatieve aanname omdat delen van het vlak wel zullen kunnen overstromen. Figuur 3-2 Modellering waterkering als hoogwatervrij vlak De gekozen wijze van modellering als hoogwatervrij vlak maakt dat andere aspecten (bodemhoogte, overlaten) niet zijn aangepast. 7

10 4 Beoordeling conform RBK Onderstaande punten zijn beoordeeld op basis van de hydraulische berekeningen met WAQUA, zie Hoofdstuk 5. Hydraulisch Het totale effect van de maatregelen op de waterstand( verlaging/verhoging) bij Maatgevend Hoog Water (MHW) in vergelijking tot de referentie situatie. Minder dan 1 mm in de as van de rivier, zie Figuur 5-5. Lokaal tot 2 mm in de 1/250 situatie bij de kering, zie Figuur 5-1 en Figuur 5-3. Onderhoud rivieras Sedimentatie en erosie met als gevolg een systematische toename of afname van baggerwerk of uitdiepen van de rivier. De veranderingen in de stroomsnelheden in de rivier zijn dusdanig klein (zie Figuur 5-6 en Figuur 5-7) dat er geen invloed zal zijn op baggerwerken. Rivieroever Erosie van de oever en het lage deel van het talud van de vaargeul met als gevolg geulverlegging, verandering geulafmeting, oeverafslag of oeverinstabiliteit. De haven zal zelf zal kleiner worden, risico s op erosie, oeverafslag etc. zullen niet wezenlijk veranderen. Uiterwaard Erosie en sedimentatie met als gevolg toe- of afname van de berging of stroomvoerende capaciteit, schade aan constructies of hinder. Beperkte veranderingen van sedimentatie/erosie in de haven als gevolg van afname stroomvoerende capaciteit. Vanwege de kleine veranderingen in stroomsnelheden wordt hier geen significant effect verwacht. Nevengeulen en watergangen Erosie en sedimentatie met als gevolg verandering van de geuldimensies en watervoerende capaciteit of risico s voor de waterkeringen. n.v.t. Kades Stroomsnelheid en erosie over, langs en achter de kade ivm stabiliteit van de kade en het risico op ondergraving van de constructie. Er is enkel sprake van lokale veranderingen van de stroomsnelheden, met name op de punt van de uitbreiding. Bij de huidige kaden/constructies zijn geen significante veranderingen van snelheden, zie Figuur 5-6 en 5-7. Keringen: Erosie in nabijheid van de kering waardoor gevaar op afname van stabiliteit van de kering kan ontstaan De uitbreiding is zelf de kering en zal dus niet zorgen voor een afname van de 8

11 stabiliteit. Kribben Toename van stroomsnelheid of achterloopsheid van de kribben of erosie rondom de kribben met als gevolg instabiliteit van de kribben of afname van de werking. n.v.t. Constructies Erosie rondom constructies met als gevolg instabiliteit of schade. Op basis van WAQUA wordt risico op erosie als zeer klein ingeschat. In de haven nemen de snelheden iets toe maar dit zal niet leiden tot te grote erosie. Dwarsstroming Effect van de ingreep op de aanwezigheid van dwarsstromen op de rivier die de scheepvaart kunnen beïnvloeden. Met WAQUA simulaties uitgevoerd voor huidige situatie en toekomstige situatie. Er is geen significant effect op de dwarsstroming, zie Figuur 5-8, 5-9 en 5-10 voor veranderingen in het stroombeeld bij 800, 1200 en 2000 m 3 /s. De volgende simulaties zijn met WAQUA uitgevoerd: Tabel 4-1: WAQUA-simulaties bij verschillende afvoeren (Roermond_boven) Debiet m 3 /s Voorkomen Toelichting 800 Circa 22 dag/jaar t.b.v. scheepvaart 1200 Circa 6 dag/jaar t.b.v. scheepvaart 2000 Circa 1/4 jaar t.b.v. scheepvaart /250 jaar Beschermingsniveau /1250 jaar MHW 9

12 5 Beschrijving hydraulische effecten 5.1 Waterstandseffecten van de nieuwe waterkering De waterstandseffecten van de nieuwe waterkering in de 1/250 situatie zijn weergegeven in de onderstaande figuren. Figuur 5-1 Waterstandsverschil (m) 1/250 situatie, nieuwe waterkering t.o.v. referentiesituatie Figuur 5-2 Waterstandsverschil > 1 mm, 1/250 situatie, nieuwe waterkering t.o.v. referentiesituatie 10

13 In de 1/250 situatie is aan de bovenstroomse van de nieuwe kering sprake van een klein gebied waar de waterstand meer dan 1 mm toeneemt, zie Figuur 5-2. Buiten dit gebied nemen de waterstanden nergens meer dan 1 mm toe. De waterstandseffecten van de nieuwe waterkering in de 1/1250 situatie zijn weergegeven in de onderstaande figuren. Er zijn geen locaties waar de waterstand meer dan 1 mm toeneemt, zie Figuur 5-4. Figuur 5-3 Waterstandsverschil (m) 1/1250 situatie, nieuwe waterkering t.o.v. referentiesituatie Figuur 5-4 Waterstandsverschil > 1 mm, 1/1250 situatie, nieuwe waterkering t.o.v. referentiesituatie 11

14 Het effect in de as van de rivier wordt getoond in Figuur 5-5. Er is noch in de 1/250, noch in de 1/1250 situatie sprake van verhogingen groter dan 1 mm in de as van de rivier. Figuur 5-5 Waterstandsverschil (mm) in de as van de rivier, nieuwe waterkering t.o.v. referentiesituatie 12

15 5.2 Stroomsnelheidseffecten van de nieuwe waterkering Het effect op de stroomsnelheden van de nieuwe waterkering is minder dan 0,03 m/s, zie Figuur 3-7. Enkel lokaal (direct naast en ter plekke van de nieuwe kering) zijn er gebieden waar de veranderingen iets groter zijn. Figuur 5-6 Stroomsnelheidsverschil (m/s) 1/250 situatie, nieuwe waterkering t.o.v. referentiesituatie Figuur 5-7 Stroomsnelheidsverschil (m/s) 1/1250 situatie, nieuwe waterkering t.o.v. referentiesituatie 13

16 5.3 Effecten op de dwarsstroming van de nieuwe waterkering Om het effect op de dwarsstroming te bepalen zijn ook bij niet-maatgevende afvoeren simulaties gemaakt. De volgende drie figuren tonen deze verschillen voor (lokale) afvoeren van 800, 1200 en 2000 m 3 /s. Figuur 5-8 Stroomsnelheidsverschil (m/s) bij 800 m 3 /s, nieuwe waterkering t.o.v. referentiesituatie Figuur 5-9 Stroomsnelheidsverschil (m/s) bij 1200 m 3 /s, nieuwe waterkering t.o.v. referentiesituatie 14

17 Figuur 5-10 Stroomsnelheidsverschil (m/s) bij 2000 m 3 /s, nieuwe waterkering t.o.v. referentiesituatie Uit de figuren is zichtbaar dat er ter plaatse van de invaart van de Alexanderhaven geen veranderingen optreden bij afvoeren van 800 en 1200 m 3 /s. Bij 2000 m 3 /s is sprake van een afname van de stroomsnelheid van minder dan 0,01 m/s. De nieuwe kering heeft dus geen invloed op de dwarsstroming. 5.4 Morfologische effecten van de nieuwe waterkering Het effect op de stroomsnelheden van de nieuwe waterkering in de Maas is bij alle afvoeren minder dan 0,02 m/s, zie Figuren 5-6 t/m Er zal dan ook geen morfologische verandering (erosie en/of sedimentatie) optreden als gevolg van de nieuwe kering. In de Alexanderhaven zelf, en dat met name ter plekke van en direct naast de kering, zijn de stroomsnelheidsverschillen iets groter tot 0,1 m/s. Als gevolg van de afname van de stroomvoerende capaciteit kunnen beperkte veranderingen optreden van sedimentatie/erosie in de Alexanderhaven. Vanwege de kleine veranderingen in stroomsnelheden wordt hier geen significant effect verwacht. 15

18 6 Conclusies De aanleg van een nieuwe waterkering in de Alexanderhaven heeft in de 1/250 situatie enkel een heel lokaal effect op de waterstanden. In de as van de rivier is nergens sprake van significante waterstandsverhogingen. In de 1/250 situatie is er geen sprake van een verslechtering van het beschermingsniveau. In de 1/1250 situatie zijn geen gebieden waar de waterstanden meer dan 1 mm toenemen. In de as van de rivier is geen sprake van verhogingen groter dan 1 mm. De veranderingen in de stroomsnelheden zijn in het algemeen kleiner dan 0,02 m/s. Heel lokaal bij de nieuwe kering zijn grotere veranderingen zichtbaar tot 0,1 m/s. Er is dan ook geen sprake van ongewenste morfologische ontwikkelingen (erosie en/of sedimentatie). Ook in dagelijkse omstandigheden is de invloed van de nieuwe waterkering op het stroombeeld zeer beperkt. De veranderingen in stroomsnelheden zijn dusdanig marginaal dat dit niet leidt tot hinder voor de scheepvaart. 16

19 7 Referenties Agtersloot, 2014a: Hydraulische uitgangspunten voor de deelmodellen van de Maas in WAQUA, Eindrapport, versie 2.0, P , 13 januari 2014 Agtersloot, 2014b: Alexanderhaven, Roermond, Quickscan hydraulische aspecten kade, P0056.6, 23 januari 2014 CSO, 2013: Baseline- en WAQUA-schematisatie Maas, B&O 2013_5, 8 juli 2013 RWS, 2009: Rivierkundig Beoordelingskader, versie 2.1, juli

20 Bijlage 1 Waterstandsverschil nieuwe waterkering Alexanderhaven, Roermond (1/250 situatie)

21

22 Bijlage 2 Stroomsnelheidsverschil nieuwe waterkering Alexanderhaven, Roermond (1/250 situatie)

23