Rivierkunde

Met behulp van het afgeleide model van het vergunningenontwerp (VO) is het hydraulisch effect bij een aantal afvoerniveaus op basis van een model simulatie bepaald door de waterstanden te vergelijken met die van het referentiemodel. We zien in onderstaand figuur het resultaat bij het hoogste afvoerniveau (16.000 m³/s te Lobith), waarbij er in de rivieras sprake is van een waterstandstoename van maximaal 2 mm (rode lijn), die in bovenstroomse richting weer langzaam uitdempt. Dit resultaat is plausibel omdat er sprake is van een netto profielvernauwing. Het waterstandseffect van het VO is in de Pannerdensche Kop geheel uitgewerkt. Hierdoor is er geen invloed op de afvoerverdeling tussen de Waal en de Neder-Rijn/Lek te verwachten.

Bij de dijkversterking Tiel-Waardenburg vindt natuuraanleg plaats, alsmede maatregelen ter compensatie of ter voorkoming van effecten op natuur en/of KRW (zie Figuur hieronder).

De codes staan voor de volgende maatregelen:

De eerste vijf maatregelen zijn natuuraanleg- en compensatiemaatregelen, die onlosmakelijk aan het dijkversterkingsproject Tiel-Waardenburg verbonden zijn. Ten aanzien van de zesde maatregel is met het benedenstroom gelegen project dijkversterking Gorinchem-Waardenburg een onderlinge overeenkomst gesloten om de voor Tiel-Waardenburg noodzakelijke rivierkundige compensatie van in totaal 4 mm uit te voeren in de Crobsche Waard. Hiermee wordt de noodzakelijke waterstands­compensatie voor de dijkverstering en de vijf natuuraanleg- en compensatieprojecten via één maatregel gerealiseerd. Het totale waterstandseffect is in onderstaande figuur als blauwe lijn weergegeven. Deze lijn ligt onder de nullijn, met uitzondering van het benedenstrooms effect van de Crobsche Waard (lokaal 5 tot 6 mm bij rkm 939). Ter vergelijking is ook het waterstandseffect zonder compensatiemaatregelen opnieuw weergegegeven (rode lijn).

Het waterstandseffect van het VO met deze aanvullende maatregelen (blauwe lijn) is eveneens in de Pannerdensche Kop geheel uitgewerkt. Hierdoor is er geen invloed op de afvoerverdeling te verwachten.

Het waterstandseffect van de dijkversterking ligt met natuuraanleg en compensatiemaatregelen aan de onderzijde van de nullijn, maar is in de Pannerdense Kop eveneens geheel uitgewerkt. Hierdoor is er geen invloed op de afvoerverdeling te verwachten. 

De effecten op de stroomsnelheden bevinden zich tussen -0,01 en 0,01 m/s, met uitzondering van de Waal bij de Rijswaard, waar de Crobsche Waard bij 16.000 m3/s een effect tussen 0,01 en 0,02 m/s tot gevolg heeft. In het zomerbed zijn de eerste effecten pas vanaf 6.000 m3/ te Lobith te zien en die zijn het gevolg van de Crobsche Waard en bevinden zich benedenstrooms van rkm 930. Bij 10.000 m3/s te Lobith is er een geringe stroomsnelheidsverlaging bij rkm 919 ten gevolge van een gestroomlijnde afrit.  

Het beeld bij het hoogste afvoerniveau (16.000 m3/s te Lobith) voor het Vergunningenontwerp inclusief natuuraanleg en compensatiemaatregelen is nauwelijks anders dan in een verschilplot van het Vergunningenontwerp zonder natuuraanleg en compensatiemaatregelen, waaruit geconcludeerd kan worden dat de natuur- en compensatiemaatregelen de stroomsnelheden in het zomerbed vrijwel niet beïnvloeden. De grootste zichtbare invloed komt van de Crobsche Waard (benedenstrooms gelegen deelgebied in dijkversterking Gorinchem-Waardenburg).

Voor de criteria morfologie en dwarsstroming telt het totale maatregelenpakket exclusief de maatregel Crobsche Waard. Deze ingreep blijft onderdeel van de dijkversterking Gorinchem-Waardenburg en is voor deze criteria reeds binnen dat project beoordeeld.

Morfologische effecten ontstaan wanneer de stroomsnelheid in de hoofdgeul bij middelhoge afvoeren substantieel beïnvloed wordt. Het gaat hierbij om het effect op de waterdiepte in de vaargeul ten behoeve van de scheepvaart. Hiertoe is een morfologisch representatief afvoerniveau van 8.000 m³/s (te Lobith) doorgerekend met een nieuw model, waar de Crobsche Waard geen deel van uitmaakt. Vervolgens is een nieuwe modelsimulatie uitgevoerd. Op basis van door WaqMorf gestelde criteria ten aanzien van het eerste afvoerniveau waarbij merkbare hydraulische effecten optreden, is 8.000 m3/s gekozen als meest representatieve hydraulische conditie om morfologische effecten te schatten. Bij lagere afvoerniveaus zijn er te geringe hydraulische effecten op de stroomsnelheden (de verschillen zijn minder dan 4 mm/s in het zomerbed), bij hogere afvoerniveaus is de representativiteit (frequentie van voorkomen) te gering om enig gewicht in het jaargemiddelde te hebben.

Geanalyseerd zijn de bodemveranderingen met een weergavedrempel van -1 en +1 mm, te beginnen met een jaargemiddeld effect. In het zomerbed van het projectgebied liggen de geschatte effecten tussen -4 en +3 mm. Bij rkm 919 is er een bodemverhoging tot maximaal 3 mm, die mogelijk verband houdt met een stroomlijning van een afrit op de uiterwaard, waardoor de uiterwaard beter doorstroomd raakt. Een vergelijkbaar geval ligt tussen rkm 922 en 923). Verder zien we fluctuaties tussen maximaal -2 en +2 mm, die met de profilering van het dijklichaam te maken kunnen hebben.

Ook effecten na een lange periode van rust en effect dat verwacht mag worden na een hoogwaterperiode zijn geanalyseerd. Deze resultaten worden als relatief gering, maar niet verwaarloosbaar beschouwd. Belangrijk is echter de vraag waar deze effecten optreden.

Hierop is een uitgebreidere GIS-analyse gemaakt waarin deze effecten worden geconfronteerd met bestaande waterdieptebestanden van de Rijntakken. Dit zowel in de vorm van een bodemraster (1 x 1 m²) als in de vorm van hectometervakken (150 x 100 m²). Het blijkt dat de locaties van sedimentatie soms samenvallen met de locaties van bestaande waterdieptetekorten, maar er kan ook bodemerosie in zones van waterdieptetekorten optreden. Dit gebeurt echter minder. De totale oppervlakte aan vaarweg met een vaarwegdieptetekort is hierdoor toegenomen met 2.690 m² (toename van 2,4% op een totaal van 112.126 m²). Dit geldt ook voor het totale volume van te baggeren materiaal binnen de zones met waterdieptetekorten (toename van 77 m³, ofwel 0,24% op een totaal van 32.192 m³).

Op basis van de analyse kan worden gesteld dat er beperkte nadelige morfologische effecten zijn als gevolg van de in het onderzoek gepresenteerde maatregelen.

Voor de criteria morfologie en dwarsstroming telt het totale maatregelenpakket exclusief de maatregel Crobsche Waard. Deze ingreep blijft onderdeel van de dijkversterking Gorinchem-Waardenburg en is voor deze criteria reeds binnen dat project beoordeeld.

Voor alle beschouwde afvoerniveaus is gekeken naar de effecten op de dwarsstroming in de uiterste vaarlijn (in stroomrichting rechts, geografisch noordelijk). De dwarsstroming is de component van de stroomsnelheid, die loodrecht op de vaarlijn staat. Een dwarsstroming is landinwaarts of rivierwaarts gericht en treedt op bij meestromende plassen, havens of grote uiterwaarden.

Hiervoor geldt binnen het Rivierkundig Beoordelingskader een criterium van 0,15 m/s bij afvoeren boven 50 m³/s op de rand van de vaarweg. Bij lagere afvoeren is er sprake van een puntbelasting en is een stroomsnelheid van 0,30 m/s dwars op de vaarrichting acceptabel. Voor het gehele onder-zochte afvoer¬spectrum laat de analyse de dwarscomponent van de stroomsnelheid in de rechter (noordelijke) normaallijn van de Waal zien.

Op veel locaties wordt al in de referentiesituatie niet aan de richtlijn voldaan. We zien hier dat dwarsstroming niet specifiek aan hoge rivierafvoeren gerelateerd is. Wel is het beeld bij hoge rivierafvoeren duidelijker te relateren aan meestromende uiterwaarden. Omdat bestaande over-schrijdingen het dijk¬verbeterings¬project Tiel-Waardenburg natuurlijk niet aangerekend kunnen worden, is bij elke van deze locaties gekeken of de dwarsstroming door het project slechter of beter wordt. Een verbetering is een verlaging van de dwarsstroming, een verslechtering is een verhoging, ongeacht de richting. Hierbij kijken we naar veranderingen vanaf afgerond 1 mm/s.

Onderstaande grafiek laat het resultaat voor 8.000 m³/s (te Lobith) zien. Voor alle afvoerniveaus geldt dat de lijn van het VO inclusief natuuraanleg en compensatie¬maatregelen bij benadering op die van de referentiesituatie ligt. De effecten (verschillen tussen het VO en de referentie) staan in de grafiek additioneel weergegeven (rode stippellijn, rechter as) en liggen bij de bevaarbare Rijnafvoeren (tot 10.000 m3/s te Lobith) rond de nul met uitschieters tussen -18 en +10 mm/s. Verslechteringen op kritieke locaties zijn in rood weergegegeven, verbeteringen in groen. Het achtergrondrapport bevat een tabel met een opsomming van al deze locaties voor alle afvoer-niveaus, die per locatie en afvoerniveau inventariseert of er een verslechtering of een verbetering is en hoe groot deze is.

Er zijn zowel verslechteringen als verbeteringen. De effecten zijn beperkt in omvang. De grootste verslechtering is 11 mm/s bij 8.000 m³/s (van 0,276 naar 0,287 m/s) en de grootste verbetering bedraagt 10 mm/s bij 10.000 m³/s (van 0,225 naar 0,235 m/s). Naar het expertoordeel houden de verbeteringen en verslechteringen elkaar ongeveer in evenwicht.