Effect van een veranderende waterdiepte

Bodem en geometrie beïnvloeden de indicatoren voor het getij. De bodem wordt gekarakteriseerd met het dwarsprofiel welke in lengterichting varieert. In het dwarsprofiel kan onderscheid worden gemaakt tussen het stroomvoerende oppervlak en het kombergende oppervlak. Voor het stroomvoerende oppervlak is de waterdiepte de bepalende factor met betrekking tot de getijvoortplanting. Een toename van de waterdiepte leidt tot een toename van de getijslag en is daarmee van invloed op de hoog-

Dynamiek waterbeweging Evaluatiemethodiek Schelde-estuarium

58

en laagwaterstanden in het estuarium. Pas bij zeer grote waterdiepten is weer sprake van een afname van de getijslag bij toenemende waterdiepte. De berging van water leidt tot een reductie van de getijvoortplantingssnelheid (en dus de looptijd) en de getijslag. De meest uitgesproken verandering m.b.t. de verandering van de getijslag heeft zich voorgedaan tussen 1970 en 1980 over het traject Hansweert-Bath. Tijdens deze periode is de geul verdiept en is de getijslag over dit traject toegenomen, zie Figuur 4-2.

Hansweert - Bath

Relatie waterdiepte - versterking getijslag

1.02 1.04 1.06 1.08 1.10 1.12 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 Gemiddelde waterdiepte [m] V e rs te rk in g g e ti js la g [ -] Tijd

Figuur 4-2: Relatie toename getijslag vs. gemiddelde waterdiepte tussen voor het traject Hansweert-Bath.

De relatie tussen de toename van de getijslag tussen 2 stations en de waterdiepte wordt eveneens getoond in Figuur 4-3. Hier zijn de resultaten ontleend aan een analytisch en een numeriek 1D model. Bij toenemende waterdiepte neemt de amplificatie van de getijslag (d.i. de verhouding van de getijslag in het landwaartse en zeewaartse station) eerst toe tot een waarde van ongeveer 1,4 en vervolgens bij zeer grote waterdiepten weer af tot 1 (de getijgolflengte is dan zeer groot en de getijslag in het estuarium is dan gelijk aan die in de monding). De toename van de amplificatie bij kleine waterdiepten is het gevolg van de afnemende invloed van de ruwheid; bij grotere waterdiepten zijn de energieverliezen t.g.v. wrijving langs de bodem kleiner.

Figuur 4-3: Relatie toename getijslag vs. waterdiepte (analytisch en 1D-numeriek model) (Van Rijn, 2011).

De invloed van een geometrische aanpassing als een lokale vergroting van de berging is van invloed op de getijslag en daarmee op de hoog- en laagwaterstanden, zie Figuur 4-4.

Evaluatiemethodiek Schelde-estuarium Dynamiek waterbeweging

Voor de Westerschelde geldt, dat het de breedte van het intergetijdengebied ongeveer 10-20% van de totale breedte bedraagt. Het effect van de berging op de getijslag en dus de waterstanden is daarmee gering voor de Westerschelde.

Figuur 4-4: Relatie toename getijslag vs. waterdiepte voor verschillende bijdragen van de berging op de intergetijdengebieden (analytisch model) (Van Rijn, 2010).

Indien de getijvoortplanting tussen twee locaties wordt beschouwd, zal het gemiddelde dwarsprofiel tussen beide locaties bepalend zijn. In dat geval kan worden uitgegaan van een hypsometrische curve, die voor elk niveau het denkbeeldige wateroppervlak specificeert. Uit de hypsometrische curve kan dan het watervolume in de geul en het watervolume op het intergetijdengebied worden afgeleid voor het beschouwde traject. Hierbij dient in de Westerschelde tevens onderscheid te worden gemaakt tussen de vloed- en de ebgeul, omdat ten gevolge van het verschil in waterdiepte in beide geulen de getijgolf zich met verschillende snelheden door het estuarium voortbeweegt. Een verandering in deze verschillende voortplantingssnelheden kan van belang zijn voor de aanwezigheid en dynamiek van kortsluitgeulen (zie communicatie-indicator Plaat- en

geulsysteem).

Van Rijn (2010) berekent voor een convergerend estuarium met verschillende analytische en numerieke modellen de verhouding van de getijslag op x = 60 km en in de mond. Hierbij is de Westerschelde geschematiseerd met een convergentielengte van 25 km, wat betekent dat de breedte van het estuarium over deze lengte met een factor e ( 2,7) afneemt. De waterdiepte is gevarieerd tussen 5 en 20 m. Het estuarium is aan de bovenstroomse zijde niet of wel begrensd (resp. geen reflectie en wel reflectie).

Figuur 4-5 geeft de amplificatie van de getijslag tussen x = 60 km en de mond ter hoogte van de raai Westkapelle-Cadzand. Hieruit volgt dat de amplificatie eerst toeneemt bij toenemende waterdiepte (in het gehele estuarium) en vervolgens weer afneemt. Vergelijking van de beide numerieke simulaties met resp. open en gesloten bovenstroomse rand (zwarte stippellijnen) toont het effect van de reflectie van de getijgolf. Met reflectie is de amplificatie voor een bepaalde waterdiepte groter dan zonder reflectie. Volgens het lineaire model neemt het faseverschil tussen het verticale en horizontale getij toe van 600 (~ 2 uur) bij een waterdiepte van 5 m tot 900 (~ 3 uur) voor zeer grote waterdiepten (blauwe onderbroken lijn).

Dynamiek waterbeweging Evaluatiemethodiek Schelde-estuarium

60

Figuur 4-5: Amplificatie getijslag tussen x = 60 km en mond voor een convergerend estuarium en faseverschil tussen vertikaal en horizontaal getij als functie van de diepte (Van Rijn, 2010)

De invloed van de vorm van het profiel op de getijkarakteristieken is eveneens door Van Rijn (2010) nagegaan. Hierbij is een deel van de breedte alleen beschikbaar voor komberging (90 km2) halverwege een geschematiseerd estuarium. Figuur 4-6 toont de amplificatie van de getijslag als functie van de waterdiepte van de geul voor verschillende verhoudingen van de bergende breedte en de totale breedte (resp. 0%, 20%, 40%, 60%). Hieruit volgt dat de getijslag met 0,3-0,4 m afneemt in het gehele estuarium. De resultaten voor 0-20% zijn het meest representatief voor de Westerschelde. Voor dit bereik is de invloed van de vorm van het dwarsprofiel, en dus de aanwezigheid van intergetijdengebied, beperkt voor waterdiepten groter dan 10-15 m (20% berging leidt tot een iets grotere amplificatie). Voor waterdiepten kleiner dan 10 m geldt, dat een afname van het intergetijdengebied, en dus berging, langs het gehele estuarium met 20% (gaande van de rode lijn naar de blauwe lijn) resulteert in een toename van de amplificatie met ongeveer 0.2.

Figuur 4-6: Amplificatie getijslag tussen x = 60 km en mond voor een convergerend estuarium als functie van de diepte voor verschillende bijdragen van de intergetijdengebieden (Van Rijn, 2010).

De effecten kunnen afhangen van de locatie van het ontpolderde gebied langs het estuarium, afhankelijk van het extra kombergend volume in relatie tot het getijvolume ter plaatse van de ontpoldering. Verder zijn er indirecte effecten op de langere termijn als de bodem zich aanpast aan de nieuwe hydrodynamica (Jeuken, Wang and Keiller, 2008). De getijslag neemt af als de zijdelingse berging toeneemt. Voor de Westerschelde zijn de effecten van (kleine) inpolderingen gedurende de afgelopen 100 jaar klein gebleven.

Evaluatiemethodiek Schelde-estuarium Dynamiek waterbeweging

5 Literatuur

Jeuken, M.C.J.L., Z.B. Wang, D. Keiller, 2008, Impacts of setbacks on the estuarine morphology. River, Coastal and Estuarine Morphodynamics: RCEM 2007, Dohmen- Janssen en Hulscher (eds), Taylor en Francis Group, London, ISBN 978-0-415-45363-9. Kuijper, K., en Lescinski, J. (2011). LTV O&M thema Veiligheid; Subproject 1: Data analyses and hypotheses Western Scheldt,Deltares rapport 1200251, CONCEPT, Oktober 2011.

Van Rijn, L.C., 1993, Principles of sediment transport in rivers, estuaries and coastal seas, Amsterdam, Aqua Publications.

Dynamiek waterbeweging Evaluatiemethodiek Schelde-estuarium

Evaluatiemethodiek Schelde-estuarium Bevaarbaarheid

Bevaarbaarheid

1 Inleiding

1.1 Achtergrond en kader

In de langetermijnvisie zijn streefbeelden voor 2030 gedefinieerd voor de fysieke systeemkenmerken, veiligheid tegen overstromen, de toegankelijkheid van de Schelde- havens en de natuurlijkheid van het estuarium. De streefbeelden uit de langetermijnvisie zijn uitgewerkt in de Ontwikkelingsschets 2010. Deze geeft maatregelen om veiligheid, toegankelijkheid en natuurlijkheid op de middellange termijn te verbeteren. Hierbinnen is door Vlaanderen en Nederland besloten de vaargeul te verruimen, met zo min mogelijk negatieve effecten op de natuur, het milieu en de ruimtelijke structuur. Dit laatste houdt in dat het dynamische karakter van het estuarium behouden moet blijven.

De communicatie-indicator Bevaarbaarheid richt zich op het inzicht verkrijgen in het functioneren van de waterbeweging in relatie tot de hoofdfunctie toegankelijkheid van het Schelde-estuarium. Dit houdt in dat bijvoorbeeld eventuele ontwikkelingen in scheepstypen, geulwandbestortingen, wrakverwijdering, externe veiligheid (vervoer gevaarlijke stoffen, risicocontouren) e.d. buiten beschouwing worden gelaten. Ook het garanderen van een veilige doorvaart voor schepen in het Schelde-estuarium vormt geen onderdeel van de evaluatiemethodiek omdat dit gebeurt door de Gemeenschappelijke Nautische Autoriteit.