Dynamiek op macroschaal de grote eb en voedgeul

De grote eb- en vloedgeul vormen samen de ruggengraat van een bochtgroep. De dynamiek van deze geulen, individueel en als geulenpaar, beïnvloeden de dynamiek van kortsluitgeulen en intergetijdegebieden. Tegelijkertijd zijn het deze geulen waar het merendeel van de bagger- en stortactiviteiten plaats vindt (zie intermezzo Baggeren en storten in de grote geulen).

Intermezzo - Baggeren en storten in de grote geulen

Het vaargeultracé wordt grotendeels gevormd door de grote ebgeulen (uitgezonderd in bochtgroep 4, Figuur 3-1). Baggerwerkzaamheden vinden plaats op de zeewaarts (in geval van ebgeul) gelegen drempels van deze geulen en op de geulwanden langs platen. Waarnemingen van bochtgroep 4 (Valkenisse) tijdens en na de eerste verdieping suggereren dat lokaal verdiepen en onderhouden van drempels leidt tot erosie van de aangrenzende geuldelen (Pieters, 2010) ten koste van ondiepe gebieden en de vloedgeul.

De baggerspecie die vrijkomt bij verdiepingen en onderhoud is tot en met 2009 meestal gestort in een nevengeul (die ook als nevenvaarwater voor de scheepvaart fungeert). Uit eerdere studies is gebleken dat een systeem van twee grote geulen kan degenereren naar een ééngeulsysteem als de stortcapaciteit van het systeem langdurig wordt overschreden en er voldoende sediment beschikbaar is (Winterwerp et al., 2001; Wang en Winterwerp, 2001; Jeuken en Wang, 2010).

12

Bij gebruik van zandbalansen mag niet uit het oog worden verloren dat de zandbalans niet individueel beoordeeld kan worden. Het resultaat moet dus in licht van andere trends worden bekeken. Daarnaast zijn de begrenzingen van de vakken waarvoor de balans is gemaakt meestal te 'vast' zijn om directe conclusies te kunnen trekken voor migrerende, dynamische morfologische elementen.

Evaluatiemethodiek Schelde-estuarium Plaat- en geulsysteem

Figuur 3-4: Bagger en stortlocaties in de periode 1981 t/m 1996.

Voor een evaluatie van de morfologische dynamiek van de grote eb- en vloedgeul is het van belang om de weten hoe het dynamische evenwicht van de geulen onder invloed van baggeren en/of storten verandert en wat dit betekent voor voor de ontwikkeling van het systeem en de mogelijkheid om in de geulen te storten (de stortcapaciteit13).

Voor het beantwoorden van deze vragen zijn twee rekenparameters opgesteld:

Veranderingen in het volume en dimensie van de geulen

De bruto sedimenttransportcapaciteit in aanvulling op de sedimentverdeling van de bochtgroep om de ruimte voor storten van sediment in de geulen, de stortcapaciteit, te kunnen bepalen.

3.2.3.1 Veranderingen volume en dimensie van geulen

Voor het evalueren van veranderingen in het dynamische evenwicht van de grote eb- en vloedgeulen wordt gekeken naar de veranderingen in het volume van deze geulen ( Vtot)

welke verandert onder invloed van menselijke ingrepen zoals het baggeren, storten en zandwinning en de waterbeweging ( Vi ) en de gemiddelde geuldimensies ( Vnet) (zie

ook het Intermezzo ‘Voorbeeld dynamiek en transportcapaciteit hoofdgeulen’) Intermezzo – Voorbeeld dynamiek en transportcapaciteit hoofdgeulen

Geulsysteem Valkenisse gebied (Cel 4)

In de naastgelegen figuur is de morfologische ontwikkeling van de geulen in het Valkenissegebied (bochtgroep 5), onder invloed van storten en baggeren weergegeven.

De evolutie van het geulensysteem in het Valkenisse gebied bestaat uit een langetermijn erosie en verdieping van de ebgeul. Sedimentatie van de vloedgeul vond plaats tot 1990, waarna erosie van de geul optrad.

Van oudsher wordt de vloedgeul gebruikt als stortplek voor sediment. De grotendeels tegengestelde trends van de cumulatieve volumeveranderingen Vtot en Vnet in deze geul

tot 1990, geven aan dat de sedimentatie en de afname van de geuldiepte in deze periode grotendeels werden veroorzaakt door het storten van sediment (Figuur a).

13

Het is aan te bevelen het begrip ‘stortcapaciteit’ zo veel als mogelijk te vermijden, aangezien het niet vanzelfsprekend is dat veranderingen in de combinatie van transportcapaciteit en geulvolumes veroorzaakt zijn door bagger- en stortbeleid. Dit is b.v. voor ‘het Middelgat’ zeker een discussie.

Plaat- en geulsysteem Evaluatiemethodiek Schelde-estuarium

86

a) cumulatieve volume- en diepteverandering vloedgeul

b) Netto jaarlijkse invloed Vi (lijnen) en

volumeverandering Vtot (markers)in de vloedgeul.

c) cumulatieve volume- en diepteverandering ebgeul

Figuur 3-5: Geulontwikkeling van het Valkenisse gebied. (naar Jeuken en Wang, 2010)

De erosie van de ebgeul impliceert een criterium van 5% voor het storten van sediment in de vloedgeul.

Het jaarlijks storten van sediment, waarbij gedurende het grootste deel van de tijd de theoretische kritische waarde werd overschreden, kan worden gerelateerd aan de verzanding van de geul, vooral gedurende de eerste verdieping van de vaargeul (Figuur b). Rond 1990 verandert deze trend in de geulontwikkeling. De cumulatieve volume- veranderingen in de vloedgeul (Figuur a) laten gelijke trends zien voor Vtot en Vnet, wat duidt

op een min of meer natuurlijke erosie van de vloedgeul, welke werd verzwakt door het storten. Binnen een periode van 10 jaar nam de gemiddelde geuldiepte toe met ongeveer 1 m. Deze verandering in de geulontwikkeling is waarschijnlijk gerelateerd aan een structurele afname van de gemiddelde jaarlijkse storthoeveelheid (minder dan 0.5 miljoen m3/jr) De geleidelijke rotatie met de klok mee van de vloedgeul sinds 1960 en het ontstaan van nieuwe kortsluitgeulen sinds 1990, hebben waarschijnlijk bijgedragen aan deze verandering in de geulontwikkeling

De ebgeul erodeert sinds 1970 onder invloed van netto baggeren. Tussen 1976 en 1990 erodeert de geul ‘ van nature’. Deze erosie, die zich manifesteerde in de geuldelen tussen de gebaggerde drempels, is waarschijnlijk veroorzaakt door een samenspel van processen: i) het verondiepen van de vloedgeul (meer debiet naar ebgeul), ii) het tijdelijk verdwijnen van kortsluitgeulen, iii) een toename van de getijslag en vermoedelijk een geringe toename van de getijvolumina landwaarts van deze bochtgroep, iv) het continue onderhoudsbaggerwerk op de drempels (retourstroom). De erosie tijdens en na de tweede verdieping hangt samen met een kunstmatige (gebaggerd) verbreding van de vaargeul .

De verhouding tussen getijvolume en doorstroomoppervlak kan als aanvullende verklarende parameter worden gebruikt. In een van nature veranderend systeem is deze verhouding min of meer constant. In een systeem dat erodeert als gevolg van baggeren neemt deze af (‘te ruim’), terwijl deze toeneemt in een systeem dat sedimenteert als gevolg van storten.

3.2.3.2 Volumeveranderingen en bruto sedimenttransportcapaciteit.

De ruimte om sediment in de geulen te kunnen storten, de stortcapaciteit SCm, is een functie van de bruto sedimenttransportcapaciteit en het dynamische evenwicht van de geulen. De maximale capaciteit van een geulsysteem in evenwicht (geen verandering) bedraagt 5-10% van de bruto sedimenttransportcapaciteit, afhankelijk van waar er gestort en gebaggerd wordt. In een van ‘van nature’ eroderende geul is de werkelijke capaciteit groter, terwijl die in een ‘van nature’ sedimenterende geul juist kleiner is (voor richtlijnen zie Jeuken en Wang, 2010 )